JP7351425B1 - Gate drive circuit, power converter, and gate drive circuit control method - Google Patents
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Abstract
【課題】DC/AC変調回路でパルストランスを駆動する際に偏磁を抑制しながら、最小オンパルス幅の制限を緩和する。【解決手段】ゲート駆動回路は、変調回路2,3と、オン側整流回路4と、オフ側整流回路5と、を備える。変調回路2,3は、ゲート指令のオン指令幅およびオフ指令幅に応じて第1変調信号vTr1および第2変調信号vTr2の周波数を可変とする。オン指令幅と第1変調信号vTr1の1つの正パルスの期間を同一とし、オン指令幅と第1変調信号vTr1の1つの負パルスの期間を同一とし、オン指令となる度に第1変調信号vTr1の正パルスと負パルスを交互に出力する。【選択図】図1The present invention alleviates restrictions on the minimum on-pulse width while suppressing biased magnetism when driving a pulse transformer with a DC/AC modulation circuit. A gate drive circuit includes modulation circuits 2, 3, an on-side rectifier circuit 4, and an off-side rectifier circuit 5. The modulation circuits 2 and 3 make the frequencies of the first modulation signal vTr1 and the second modulation signal vTr2 variable according to the ON command width and OFF command width of the gate command. The ON command width and the period of one positive pulse of the first modulation signal vTr1 are the same, the ON command width and the period of one negative pulse of the first modulation signal vTr1 are the same, and each time the ON command is issued, the first modulation signal A positive pulse and a negative pulse of vTr1 are output alternately. [Selection diagram] Figure 1
Description
本発明は、直列同時駆動する電力変換器におけるゲート駆動回路の変調方法に関する。 The present invention relates to a method for modulating gate drive circuits in power converters that are simultaneously driven in series.
半導体デバイスを直列で駆動する回路では、同時スイッチング性の確保のためにパルストランスを用いてゲート駆動を行う。 In a circuit that drives semiconductor devices in series, a pulse transformer is used to drive the gates to ensure simultaneous switching performance.
しかし、DC/AC変調回路を用いてパルストランスを駆動する場合、偏磁対策のために出力の正パルスと負パルスの期間をそれぞれ同一にする必要がある。 However, when driving a pulse transformer using a DC/AC modulation circuit, it is necessary to make the periods of the output positive pulse and negative pulse the same to prevent biased magnetization.
図17は、DC/AC変調回路の駆動において、ドライブICなどハードウェアの影響で、最小オンパルス幅に制限が生じた場合の動作波形である。正負それぞれに制限がかかるため、その最小オンパルス幅は2倍の時間となる。例えば、最小パルス幅が100nsとすると、変調回路は200ns以下のパルスを出力できず、指令値に制限が生じる。 FIG. 17 shows operating waveforms when the minimum on-pulse width is limited due to the influence of hardware such as the drive IC in driving the DC/AC modulation circuit. Since the positive and negative pulses are limited, the minimum on-pulse width is twice as long. For example, if the minimum pulse width is 100 ns, the modulation circuit cannot output a pulse of 200 ns or less, resulting in a limit on the command value.
このことはゲート指令と実際の半導体デバイスのスイッチング動作との誤差の増大、つまりインバータの出力電圧精度の悪化につながる。 This leads to an increase in the error between the gate command and the actual switching operation of the semiconductor device, that is, a deterioration in the output voltage accuracy of the inverter.
以上示したようなことから、DC/AC変調回路でパルストランスを駆動する際に偏磁を抑制しながら、最小オンパルス幅の制限を緩和したゲート駆動回路を提供することが課題となる。 In view of the above, it is an issue to provide a gate drive circuit that alleviates restrictions on the minimum on-pulse width while suppressing biased magnetism when driving a pulse transformer with a DC/AC modulation circuit.
本発明は、前記従来の問題に鑑み、案出されたもので、その一態様は、ゲート指令のオン指令とオフ指令に基づいて、第1変調信号と第2変調信号を出力する変調回路と、前記第1変調信号が印加されるオン側1次巻線および前記オン側1次巻線に印加された電圧を変圧して出力するオン側2次巻線,オン側3次巻線を有する第1パルストランスと、前記オン側2次巻線の出力を整流する第1ダイオード回路と、前記オン側3次巻線の出力を整流する第2ダイオード回路と、を具備するオン側整流回路と、前記第2変調信号が印加されるオフ側1次巻線および前記オフ側1次巻線に印加された電圧を変圧して出力するオフ側2次巻線,オフ側3次巻線を有する第2パルストランスと、前記オフ側2次巻線の出力を整流する第3ダイオード回路と、前記オフ側3次巻線の出力を整流する第4ダイオード回路と、を具備するオフ側整流回路と、を備え、前記第1~第4ダイオード回路の出力に応じて駆動対象の半導体素子を制御するゲート駆動回路であって、前記変調回路は、前記ゲート指令のオン指令幅およびオフ指令幅に応じて前記第1変調信号および前記第2変調信号の周波数を可変とし、前記オン指令幅と前記第1変調信号の1つの正パルスの期間を同一とし、前記オン指令幅と前記第1変調信号の1つの負パルスの期間を同一とし、前記オン指令となる度に前記第1変調信号の前記正パルスと前記負パルスを交互に出力することを特徴とする。 The present invention has been devised in view of the above-mentioned conventional problems, and one aspect thereof includes a modulation circuit that outputs a first modulation signal and a second modulation signal based on an ON command and an OFF command of a gate command. , an on-side primary winding to which the first modulation signal is applied, an on-side secondary winding that transforms and outputs the voltage applied to the on-side primary winding, and an on-side tertiary winding. an on-side rectifier circuit comprising a first pulse transformer, a first diode circuit that rectifies the output of the on-side secondary winding, and a second diode circuit that rectifies the output of the on-side tertiary winding; , an off-side primary winding to which the second modulation signal is applied, an off-side secondary winding that transforms and outputs the voltage applied to the off-side primary winding, and an off-side tertiary winding. an off-side rectifier circuit comprising a second pulse transformer, a third diode circuit that rectifies the output of the off-side secondary winding, and a fourth diode circuit that rectifies the output of the off-side tertiary winding; , and controls a semiconductor element to be driven according to the outputs of the first to fourth diode circuits, wherein the modulation circuit is configured to control a semiconductor element to be driven according to the outputs of the first to fourth diode circuits, wherein the modulation circuit is configured to control the semiconductor device according to the ON command width and the OFF command width of the gate command. the frequencies of the first modulation signal and the second modulation signal are made variable, the ON command width and the period of one positive pulse of the first modulation signal are made the same, and the ON command width and the period of one positive pulse of the first modulation signal are made variable. It is characterized in that the period of one negative pulse is the same, and the positive pulse and the negative pulse of the first modulation signal are alternately output every time the ON command is issued.
また、他の態様として、ゲート指令のオン指令とオフ指令に基づいて、第1変調信号と第2変調信号を出力する変調回路と、前記第1変調信号が印加されるオン側1次巻線および前記オン側1次巻線に印加された電圧を変圧して出力するオン側2次巻線,オン側3次巻線を有する第1パルストランスと、前記オン側2次巻線の出力を整流する第1ダイオード回路と、前記オン側3次巻線の出力を整流する第2ダイオード回路と、を具備するオン側整流回路と、前記第2変調信号が印加されるオフ側1次巻線および前記オフ側1次巻線に印加された電圧を変圧して出力するオフ側2次巻線,オフ側3次巻線を有する第2パルストランスと、前記オフ側2次巻線の出力を整流する第3ダイオード回路と、前記オフ側3次巻線の出力を整流する第4ダイオード回路と、を具備するオフ側整流回路と、を備え、前記第1~第4ダイオード回路の出力に応じて駆動対象の半導体素子を制御するゲート駆動回路であって、前記変調回路は、前記ゲート指令のオン指令幅およびオフ指令幅に応じて前記第1変調信号および前記第2変調信号の周波数を可変とし、前記オフ指令幅と前記第2変調信号の1つの正パルスの期間を同一とし、前記オフ指令幅と前記第2変調信号の1つの負パルスの期間を同一とし、前記オフ指令となる度に前記第2変調信号の前記正パルスと前記負パルスを交互に出力することを特徴とする。 Further, as another aspect, a modulation circuit that outputs a first modulation signal and a second modulation signal based on an on command and an off command of the gate command, and an on-side primary winding to which the first modulation signal is applied. and a first pulse transformer having an on-side secondary winding and an on-side tertiary winding that transform and output the voltage applied to the on-side primary winding, and a first pulse transformer that transforms and outputs the voltage applied to the on-side primary winding. an on-side rectifier circuit comprising a first diode circuit for rectifying and a second diode circuit for rectifying the output of the on-side tertiary winding; and an off-side primary winding to which the second modulation signal is applied. and a second pulse transformer having an off-side secondary winding and an off-side tertiary winding that transform and output the voltage applied to the off-side primary winding, and a second pulse transformer that transforms and outputs the voltage applied to the off-side primary winding. an off-side rectifier circuit comprising a third diode circuit that rectifies the output of the off-side tertiary winding and a fourth diode circuit that rectifies the output of the off-side tertiary winding according to the output of the first to fourth diode circuits; a gate drive circuit that controls a semiconductor device to be driven, the modulation circuit varying the frequencies of the first modulation signal and the second modulation signal according to an ON command width and an OFF command width of the gate command; and the off command width and the period of one positive pulse of the second modulation signal are the same, the off command width and the period of one negative pulse of the second modulation signal are the same, and each time the off command is The positive pulse and the negative pulse of the second modulation signal are alternately output.
また、一態様として、前記変調回路は、前記ゲート指令の立ち上がりを検出する立ち上がりエッジ検出回路と、前記ゲート指令の立ち上がりエッジを検出したタイミングでラッチし、ラッチした状態でさらに前記ゲート指令の立ち上がりエッジを検出するとそのタイミングでラッチを解除するラッチ回路と、前記ゲート指令と前記ラッチ回路の出力の論理積を出力する第1AND回路と、前記ラッチ回路の出力を反転させるNOT回路と、前記ゲート指令と前記NOT回路の出力の論理積を出力する第2AND回路と、前記第1AND回路の出力と前記第2AND回路の出力に基づいてDC/AC変調回路を制御するドライブICと、前記ドライブICの制御に基づいて前記第1変調信号を出力する前記DC/AC変調回路と、を備えたことを特徴とする。 Further, in one aspect, the modulation circuit includes a rising edge detection circuit that detects a rising edge of the gate command, latches at a timing when the rising edge of the gate command is detected, and further includes a rising edge detection circuit of the gate command in the latched state. a latch circuit that releases the latch at the timing when the gate command is detected; a first AND circuit that outputs a logical product of the gate command and the output of the latch circuit; a NOT circuit that inverts the output of the latch circuit; a second AND circuit that outputs a logical product of the outputs of the NOT circuit; a drive IC that controls a DC/AC modulation circuit based on the output of the first AND circuit and the output of the second AND circuit; and a drive IC that controls the drive IC. and the DC/AC modulation circuit that outputs the first modulation signal based on the DC/AC modulation circuit.
また、他の態様として、ゲート指令のオン指令とオフ指令に基づいて、第1変調信号と第2変調信号を出力する変調回路と、前記第1変調信号が印加されるオン側1次巻線および前記オン側1次巻線に印加された電圧を変圧して出力するオン側2次巻線,オン側3次巻線を有する第1パルストランスと、前記オン側2次巻線の出力を整流する第1ダイオード回路と、前記オン側3次巻線の出力を整流する第2ダイオード回路と、を具備するオン側整流回路と、前記第2変調信号が印加されるオフ側1次巻線および前記オフ側1次巻線に印加された電圧を変圧して出力するオフ側2次巻線,オフ側3次巻線を有する第2パルストランスと、前記オフ側2次巻線の出力を整流する第3ダイオード回路と、前記オフ側3次巻線の出力を整流する第4ダイオード回路と、を具備するオフ側整流回路と、を備え、前記第1~第4ダイオード回路の出力に応じて駆動対象の半導体素子を制御するゲート駆動回路であって、前記変調回路は、前記ゲート指令のオン指令幅およびオフ指令幅に応じて前記第1変調信号および前記第2変調信号の周波数を可変とし、前記ゲート指令のオン指令の期間、前記第1変調信号は正パルスまたは負パルスを出力し、前記ゲート指令の1周期毎に前記第1変調信号の出力開始時の極性を反転し、前記第1変調信号の出力期間が所定時間経過した時に前記第1変調信号の極性を反転させることを特徴とする。 Further, as another aspect, a modulation circuit that outputs a first modulation signal and a second modulation signal based on an on command and an off command of the gate command, and an on-side primary winding to which the first modulation signal is applied. and a first pulse transformer having an on-side secondary winding and an on-side tertiary winding that transform and output the voltage applied to the on-side primary winding, and a first pulse transformer that transforms and outputs the voltage applied to the on-side primary winding. an on-side rectifier circuit comprising a first diode circuit for rectifying and a second diode circuit for rectifying the output of the on-side tertiary winding; and an off-side primary winding to which the second modulation signal is applied. and a second pulse transformer having an off-side secondary winding and an off-side tertiary winding that transform and output the voltage applied to the off-side primary winding, and a second pulse transformer that transforms and outputs the voltage applied to the off-side primary winding. an off-side rectifier circuit comprising a third diode circuit that rectifies the output of the off-side tertiary winding and a fourth diode circuit that rectifies the output of the off-side tertiary winding according to the output of the first to fourth diode circuits; a gate drive circuit that controls a semiconductor device to be driven, the modulation circuit varying the frequencies of the first modulation signal and the second modulation signal according to an ON command width and an OFF command width of the gate command; and the first modulation signal outputs a positive pulse or a negative pulse during the ON command period of the gate command, and the polarity at the time of output start of the first modulation signal is reversed every cycle of the gate command, and the The present invention is characterized in that the polarity of the first modulation signal is inverted when the output period of the first modulation signal has elapsed for a predetermined time.
また、他の態様として、ゲート指令のオン指令とオフ指令に基づいて、第1変調信号と第2変調信号を出力する変調回路と、前記第1変調信号が印加されるオン側1次巻線および前記オン側1次巻線に印加された電圧を変圧して出力するオン側2次巻線,オン側3次巻線を有する第1パルストランスと、前記オン側2次巻線の出力を整流する第1ダイオード回路と、前記オン側3次巻線の出力を整流する第2ダイオード回路と、を具備するオン側整流回路と、前記第2変調信号が印加されるオフ側1次巻線および前記オフ側1次巻線に印加された電圧を変圧して出力するオフ側2次巻線,オフ側3次巻線を有する第2パルストランスと、前記オフ側2次巻線の出力を整流する第3ダイオード回路と、前記オフ側3次巻線の出力を整流する第4ダイオード回路と、を具備するオフ側整流回路と、を備え、前記第1~第4ダイオード回路の出力に応じて駆動対象の半導体素子を制御するゲート駆動回路であって、前記変調回路は、前記ゲート指令のオン指令幅およびオフ指令幅に応じて前記第1変調信号および前記第2変調信号の周波数を可変とし、前記ゲート指令のオフ指令の期間、前記第2変調信号は正パルスまたは負パルスを出力し、前記ゲート指令の1周期毎に前記第2変調信号の出力開始時の極性を反転し、前記第2変調信号の出力期間が所定時間経過した時に前記第2変調信号の極性を反転させることを特徴とする。 Further, as another aspect, a modulation circuit that outputs a first modulation signal and a second modulation signal based on an on command and an off command of the gate command, and an on-side primary winding to which the first modulation signal is applied. and a first pulse transformer having an on-side secondary winding and an on-side tertiary winding that transform and output the voltage applied to the on-side primary winding, and a first pulse transformer that transforms and outputs the voltage applied to the on-side primary winding. an on-side rectifier circuit comprising a first diode circuit for rectifying and a second diode circuit for rectifying the output of the on-side tertiary winding; and an off-side primary winding to which the second modulation signal is applied. and a second pulse transformer having an off-side secondary winding and an off-side tertiary winding that transform and output the voltage applied to the off-side primary winding, and a second pulse transformer that transforms and outputs the voltage applied to the off-side primary winding. an off-side rectifier circuit comprising a third diode circuit that rectifies the output of the off-side tertiary winding and a fourth diode circuit that rectifies the output of the off-side tertiary winding according to the output of the first to fourth diode circuits; a gate drive circuit that controls a semiconductor device to be driven, the modulation circuit varying the frequencies of the first modulation signal and the second modulation signal according to an ON command width and an OFF command width of the gate command; During the off command period of the gate command, the second modulation signal outputs a positive pulse or a negative pulse, and the polarity at the start of output of the second modulation signal is reversed every cycle of the gate command, and the second modulation signal outputs a positive pulse or a negative pulse. The present invention is characterized in that the polarity of the second modulation signal is inverted when the output period of the second modulation signal has elapsed for a predetermined time.
また、一態様として、前記ゲート指令の立ち下がりエッジで「1」、「0」を切り替える反転許可信号を生成する反転許可信号生成部と、前記ゲート指令がオン、かつ、前記ゲート指令がオンを出力してから所定時間までは「1」を出力し、それ以外の時「0」となるゲート信号GATE1と、前記ゲート指令がオン、かつ、前記ゲート指令がオンを出力してから所定時間経過後は「1」を出力し、それ以外の時「0」となるゲート信号GATE2と、を生成するゲート信号生成部と、前記反転許可信号が「0」の場合は、前記ゲート信号GATE1が「1」の時に正出力ゲート信号GATE_Pを「1」、前記ゲート信号GATE2が「1」の時に負出力ゲート信号GATE_Nを「1」、それ以外の時、前記正出力ゲート信号GATE_P、前記負出力ゲート信号GATE_Nを「0」とし、前記反転許可信号が「1」の場合は、前記ゲート信号GATE1が「1」の時に前記負出力ゲート信号GATE_Nを「1」、前記ゲート信号GATE2が「1」の時に前記正出力ゲート信号GATE_Pを「1」、それ以外の時、前記正出力ゲート信号GATE_P、前記負出力ゲート信号GATE_Nを「0」とする極性セレクタ部と、前記正出力ゲート信号GATE_Pと前記負出力ゲート信号GATE_Nに基づいてDC/AC変調回路を制御するドライブICと、前記ドライブICの制御に基づいて前記第1変調信号を出力する前記DC/AC変調回路と、を備えたことを特徴とする。 Further, as one aspect, an inversion permission signal generation unit that generates an inversion permission signal that switches between “1” and “0” at a falling edge of the gate command; A gate signal GATE1 that outputs "1" until a predetermined time after being output and becomes "0" at other times, the gate command is on, and a predetermined time has elapsed since the gate command outputs on. After that, a gate signal generation section that generates a gate signal GATE2 that outputs "1" and becomes "0" otherwise, and when the inversion permission signal is "0", the gate signal GATE1 is "0". When the gate signal GATE2 is "1", the positive output gate signal GATE_P is "1"; when the gate signal GATE2 is "1", the negative output gate signal GATE_N is "1"; otherwise, the positive output gate signal GATE_P, the negative output gate When the signal GATE_N is "0" and the inversion permission signal is "1", the negative output gate signal GATE_N is "1" when the gate signal GATE1 is "1", and the gate signal GATE2 is "1". a polarity selector section that sets the positive output gate signal GATE_P to "1" at one time and sets the positive output gate signal GATE_P and the negative output gate signal GATE_N to "0" at other times; A drive IC that controls a DC/AC modulation circuit based on an output gate signal GATE_N, and the DC/AC modulation circuit that outputs the first modulation signal based on control of the drive IC. do.
また、一態様として、前記DC/AC変調回路は変調信号生成回路であり、前記変調回路は、前記ゲート指令をクロック信号に同期させる同期回路と、前記同期回路の出力の立ち上がりエッジを検出する立ち上がりエッジ検出部と、前記同期回路の出力の立ち下がりエッジを検出する立ち下がりエッジ検出部と、前記同期回路の出力の立ち下がりエッジを検出するとカウントを開始し、前記同期回路の出力の立ち上がりエッジを検出するとカウントを停止し、前記クロック信号が入力されるたびにカウント値を加算するオフパルス幅測定部と、前記オフパルス幅測定部の出力を1/2にするオフ側1ビットシフト回路と、前記オフ側1ビットシフト回路の出力を前記同期回路の出力の立ち上がりエッジのタイミングでラッチするオフ側ラッチ回路と、前記オフ側ラッチ回路の出力と前記クロック信号を入力し、前記クロック信号が入力されるたびにカウント値を減算する第1ダウンカウンタと、前記オフ側ラッチ回路の出力と前記第1ダウンカウンタの出力と前記クロック信号を入力し、前記クロック信号が入力されるたびにカウント値を減算する第2ダウンカウンタと、を備え、前記変調信号生成回路は、前記第1,第2ダウンカウンタのカウンタがゼロになるまで前記第2変調信号を出力することを特徴とする。 Further, in one embodiment, the DC/AC modulation circuit is a modulation signal generation circuit, and the modulation circuit includes a synchronization circuit that synchronizes the gate command with a clock signal, and a rising edge that detects a rising edge of an output of the synchronization circuit. an edge detection section; a falling edge detection section that detects a falling edge of the output of the synchronous circuit; and a falling edge detection section that starts counting when the falling edge of the output of the synchronous circuit is detected, and detects the rising edge of the output of the synchronous circuit; an off-pulse width measuring section that stops counting when detected and adds a count value every time the clock signal is input; an off-side 1-bit shift circuit that reduces the output of the off-pulse width measuring section to 1/2; an off-side latch circuit that latches the output of the side 1-bit shift circuit at the timing of the rising edge of the output of the synchronous circuit; a first down counter that subtracts a count value from the first down counter, and a second down counter that receives the output of the off-side latch circuit, the output of the first down counter, and the clock signal, and subtracts the count value every time the clock signal is input. 2 down counter, and the modulation signal generation circuit is characterized in that it outputs the second modulation signal until the counters of the first and second down counters reach zero.
また、一態様として、前記DC/AC変調回路は、コンデンサと、前記コンデンサの両端間に直列接続されたオン側第1,第2半導体素子と、前記コンデンサの両端間に直列接続されたオン側第3,第4半導体素子と、を有するオン信号生成用フルブリッジ回路と、前記コンデンサの両端間に直列接続されたオフ側第1,第2半導体素子と、前記コンデンサの両端間に直列接続されたオフ側第3,第4半導体素子と、を有するオフ信号生成用フルブリッジ回路と、を備え、前記オン側第1,第2半導体素子の接続点と前記オン側第3,第4半導体素子の接続点との間に前記第1パルストランスの前記オン側1次巻線が接続され、前記オフ側第1,第2半導体素子の接続点と前記オフ側第3,第4半導体素子の接続点との間に前記第2パルストランスの前記オフ側1次巻線が接続されたことを特徴とする。 In one embodiment, the DC/AC modulation circuit includes a capacitor, first and second on-side semiconductor elements connected in series between both ends of the capacitor, and an on-side semiconductor element connected in series between both ends of the capacitor. a full-bridge circuit for generating an on signal having third and fourth semiconductor elements; and off-side first and second semiconductor elements connected in series between both ends of the capacitor; an off-side third and fourth semiconductor element, and a full-bridge circuit for generating an off-signal having a connection point between the on-side first and second semiconductor elements and the on-side third and fourth semiconductor elements; The on-side primary winding of the first pulse transformer is connected between the connection point of the off-side first and second semiconductor elements and the off-side third and fourth semiconductor elements. The off-side primary winding of the second pulse transformer is connected between the point and the point.
また、一態様として、前記変調回路は、前記ゲート指令をクロック信号に同期させる同期回路と、前記同期回路の出力の立ち上がりエッジを検出する立ち上がりエッジ検出部と、前記同期回路の出力の立ち下がりエッジを検出する立ち下がりエッジ検出部と、前記同期回路の出力の立ち下がりエッジを検出するとカウントを開始し、前記同期回路の出力の立ち上がりエッジを検出するとカウントを停止し、前記クロック信号が入力されるたびにカウント値を加算するオフパルス幅測定部と、前記オフパルス幅測定部の出力を1/2にするオフ側1ビットシフト回路と、前記オフ側1ビットシフト回路の出力を前記同期回路の出力の立ち上がりエッジのタイミングでラッチするオフ側ラッチ回路と、前記オフ側ラッチ回路の出力と前記クロック信号を入力し、前記クロック信号が入力されるたびにカウント値を減算し、カウント値が0になるまで前記オフ側第1,第4半導体素子のゲート指令を出力する第1ダウンカウンタと、前記オフ側ラッチ回路の出力と前記第1ダウンカウンタの出力と前記クロック信号を入力し、前記クロック信号が入力されるたびにカウント値を減算し、カウント値が0になるまで前記オフ側第2,第3半導体素子のゲート指令を出力する第2ダウンカウンタと、を備えたことを特徴とする。 Further, in one aspect, the modulation circuit includes a synchronization circuit that synchronizes the gate command with a clock signal, a rising edge detection section that detects a rising edge of an output of the synchronization circuit, and a falling edge of the output of the synchronization circuit. a falling edge detection unit that detects the output of the synchronous circuit, starts counting when it detects a falling edge of the output of the synchronous circuit, stops counting when it detects the rising edge of the output of the synchronous circuit, and receives the clock signal. an OFF-side 1-bit shift circuit that reduces the output of the OFF-side 1-bit shift circuit to half the output of the OFF-side 1-bit shift circuit; An off-side latch circuit that latches at the timing of a rising edge, and the output of the off-side latch circuit and the clock signal are input, and each time the clock signal is input, a count value is subtracted until the count value becomes 0. a first down counter that outputs gate commands for the off-side first and fourth semiconductor elements, an output of the off-side latch circuit, an output of the first down counter, and the clock signal; and a second down counter that subtracts a count value each time the count value reaches zero, and outputs a gate command for the off-side second and third semiconductor elements until the count value reaches zero.
また、一態様として前記オフパルス幅測定部はn(n:1以上の整数)段構成であり、1段目に、D-FF端子に前記クロック信号を入力し、D端子に第1オン側Dフリップフロップ回路の/Q端子の出力を入力し、Q端子の出力が1bit信号となる前記第1オン側Dフリップフロップ回路、を有し、2段目に、前記第1オン側Dフリップフロップ回路のQ端子の出力と第2オン側Dフリップフロップ回路のQ端子の出力を入力する第2オン側XOR回路と、D-FF端子に前記クロック信号を入力し、D端子に前記第2オン側XOR回路の出力を入力し、Q端子の出力が2bit信号となる前記第2オン側Dフリップフロップ回路と、を有し、3段目に、前記第1オン側Dフリップフロップ回路のQ端子の出力と前記第2オン側Dフリップフロップ回路のQ端子の出力を入力する第3オン側AND回路と、前記第3オン側AND回路の出力と第3オン側Dフリップフロップ回路のQ端子の出力を入力する第3オン側XOR回路と、D-FF端子に前記クロック信号を入力し、D端子に前記第3オン側XOR回路の出力を入力し、Q端子の出力が3bit信号となる前記第3オン側Dフリップフロップ回路と、を有し、4段目~n段目に、k(k:4~nの整数)-1bit信号と(k-2)bit・(k-3)bit…2bit・1bit信号を入力する第kオン側AND回路と、前記第kオン側AND回路の出力と第kオン側Dフリップフロップ回路のQ端子の出力を入力する第kオン側XOR回路と、D-FF端子に前記クロック信号を入力し、D端子に前記第kオン側XOR回路の出力を入力し、Q端子の出力がkbit信号となる前記第kオン側Dフリップフロップ回路と、を有することを特徴とする。 In one embodiment, the off-pulse width measurement section has n (n: an integer of 1 or more) stages, and the clock signal is input to the D-FF terminal in the first stage, and the first on-side D The first on-side D flip-flop circuit receives the output of the /Q terminal of the flip-flop circuit and the output of the Q terminal becomes a 1-bit signal, and the second stage includes the first on-side D flip-flop circuit. a second on-side XOR circuit inputting the output of the Q terminal of the second on-side D flip-flop circuit and the output of the Q terminal of the second on-side D flip-flop circuit; the second on-side D flip-flop circuit which inputs the output of the XOR circuit and whose output from the Q terminal is a 2-bit signal; a third on-side AND circuit into which the output and the output of the Q terminal of the second on-side D flip-flop circuit are input; and the output of the third on-side AND circuit and the output of the Q terminal of the third on-side D flip-flop circuit. and a third on-side XOR circuit which inputs the clock signal to the D-FF terminal, inputs the output of the third on-side XOR circuit to the D terminal, and outputs from the Q terminal as a 3-bit signal. 3 on-side D flip-flop circuits, and the fourth to nth stages have a k (k: an integer from 4 to n)-1 bit signal, (k-2) bit, (k-3) bit... a k-th on-side AND circuit that receives 2-bit/1-bit signals; a k-th on-side XOR circuit that receives the output of the k-th on-side AND circuit and the output of the Q terminal of the k-th on-side D flip-flop circuit; - the k-th on-side D flip-flop circuit which inputs the clock signal to the FF terminal, inputs the output of the k-th on-side XOR circuit to the D terminal, and whose output from the Q terminal is a kbit signal; It is characterized by
また、一態様として、前記第1,第2ダウンカウンタはn(n:1以上の整数)段構成であり、1段目に、D-FF端子に前記クロック信号を入力し、D端子に第1オフ側Dフリップフロップ回路の/Q端子の出力を入力し、Q端子の出力が1bit信号となる前記第1オフ側Dフリップフロップ回路、を有し、2段目に、前記第1オフ側Dフリップフロップ回路の/Q端子の出力と第2オフ側Dフリップフロップ回路の/Q端子の出力を入力する第2オフ側XOR回路と、D-FF端子に前記クロック信号を入力し、D端子に前記第2オフ側XOR回路の出力を入力し、Q端子の出力が2bit信号となる前記第2オフ側Dフリップフロップ回路と、を有し、3段目に、前記第1オフ側Dフリップフロップ回路の/Q端子の出力と前記第2オフ側Dフリップフロップ回路の/Q端子の出力を入力する第3オフ側AND回路と、前記第3オフ側AND回路の出力と第3オフ側Dフリップフロップ回路の/Q端子の出力を入力する第3オフ側XOR回路と、D-FF端子に前記クロック信号を入力し、D端子に前記第3オフ側XOR回路の出力を入力し、Q端子の出力が3bit信号となる前記第3オフ側Dフリップフロップ回路と、を有し、4段目~n段目に、/k(k:4~nの整数)-1bit信号と/(k-2)bit・/(k-3)bit…/2bit・/1bit信号を入力する第kオフ側AND回路と、前記第kオフ側AND回路の出力と第kオフ側Dフリップフロップ回路の/Q端子の出力を入力する第kオフ側XOR回路と、D-FF端子に前記クロック信号を入力し、D端子に前記第kオフ側XOR回路の出力を入力し、Q端子の出力がkbit信号となる前記第kオフ側Dフリップフロップ回路と、を有することを特徴とする。 Further, in one aspect, the first and second down counters have an n-stage configuration (n: an integer of 1 or more), and the clock signal is input to the D-FF terminal in the first stage, and the clock signal is input to the D-FF terminal in the first stage. the first off-side D flip-flop circuit inputs the output of the /Q terminal of the first off-side D flip-flop circuit, and the output of the Q terminal becomes a 1-bit signal; A second off-side XOR circuit inputs the output of the /Q terminal of the D flip-flop circuit and the output of the /Q terminal of the second off-side D flip-flop circuit; the second off-side D flip-flop circuit inputs the output of the second off-side XOR circuit, and the output of the Q terminal becomes a 2-bit signal; a third off-side AND circuit inputting the output of the /Q terminal of the flip-flop circuit and the output of the /Q terminal of the second off-side D flip-flop circuit; A third off-side XOR circuit inputs the output of the /Q terminal of the flip-flop circuit, inputs the clock signal to the D-FF terminal, inputs the output of the third off-side XOR circuit to the D terminal, and inputs the output of the third off-side XOR circuit to the Q terminal. the third off-side D flip-flop circuit whose output is a 3-bit signal; 2) A k-th off-side AND circuit that inputs a bit·/(k-3)bit.../2bit·/1-bit signal, and the output of the k-th off-side AND circuit and the /Q of the k-th off-side D flip-flop circuit. A k-th off-side XOR circuit inputs the output of the terminal, the clock signal is inputted to the D-FF terminal, the output of the k-th off-side XOR circuit is inputted to the D terminal, and the output of the Q terminal is a kbit signal. The k-th off-side D flip-flop circuit is characterized in that it has the k-th off-side D flip-flop circuit.
本発明によれば、DC/AC変調回路でパルストランスを駆動する際に偏磁を抑制しながら、最小オンパルス幅の制限を緩和したゲート駆動回路を提供することが可能となる。 According to the present invention, it is possible to provide a gate drive circuit in which the restriction on the minimum on-pulse width is relaxed while suppressing biased magnetism when driving a pulse transformer with a DC/AC modulation circuit.
以下、本願発明におけるゲート駆動回路の実施形態1、2を図1~図16に基づいて詳述する。 Embodiments 1 and 2 of the gate drive circuit according to the present invention will be described in detail below based on FIGS. 1 to 16.
[実施形態1]
本実施形態1は、ゲート指令を測定し、そのパルス幅に応じてパルストランスの駆動周波数を変更することで変調回路のスイッチング損失を増大させることなく装置の出力パルス(ゲート指令のパルス幅)の時間分解能を向上させる。
[Embodiment 1]
本実施形態1におけるゲート駆動回路の回路図を図1、ゲート駆動回路の各波形を示すタイムチャートを図2、変調回路のブロック図を図3、変調回路の各波形のタイムチャートを図4に示す。
Figure 1 shows a circuit diagram of the gate drive circuit in
まず、図1のゲート駆動回路について説明する。図1に示すように、本実施形態1のゲート駆動回路は、変調回路2,3と、オン側整流回路4と、オフ側整流回路5と、復調回路6と、ゲート回路7と、を有し、駆動対象の半導体素子8を制御する。
First, the gate drive circuit shown in FIG. 1 will be explained. As shown in FIG. 1, the gate drive circuit of the first embodiment includes
ゲート指令のオン指令が変調回路2に出力される。また、ゲート指令のオフ指令が変調回路3に出力される。図1ではオン指令が入力される変調回路2とオフ指令が入力される変調回路3を示しているが、オン指令、オフ指令が1つの変調回路に入力される構成でもよい。
A gate command ON command is output to the
変調回路2に、オン側整流回路4の第1パルストランスTr1のオン側1次巻線が接続される。第1パルストランスTr1はオン側1次巻線とオン側1次巻線に印加された電圧を変圧して出力するオン側2次巻線とオン側3次巻線とを有する。第1パルストランスTr1のオン側2次巻線には第1ダイオード回路db1が接続され、第1パルストランスTr1のオン側3次巻線には第2ダイオード回路db2が接続される。
The on-side primary winding of the first pulse transformer Tr<b>1 of the on-
変調回路3に、オフ側整流回路5の第2パルストランスTr2のオフ側1次巻線が接続される。第2パルストランスTr2はオフ側1次巻線とオフ側1次巻線に印加された電圧を変圧して出力するオフ側2次巻線とオフ側3次巻線とを有する。第2パルストランスTr2のオフ側2次巻線には第3ダイオード回路db3が接続され、第2パルストランスTr2のオフ側3次巻線には第4ダイオード回路db4が接続される。第1~第4ダイオード回路db1~db4は例えばフルブリッジ回路とする。
The off-side primary winding of the second pulse transformer Tr2 of the off-
次に、復調回路6について説明する。第1ダイオード回路db1の一方の端子には第1ダイオードD1のアノードが接続される。第2ダイオード回路db2の一方の端子には第2ダイオードD2のアノードが接続される。第3ダイオード回路db3の一方の端子には第3ダイオードD3のアノードが接続される。第4ダイオード回路db4の一方の端子には第4ダイオードD4のアノードが接続される。
Next, the
第1,第3ダイオードD1,D3のカソードと第2,第4ダイオード回路db2,db4の他方の端子との間に第1,第2コンデンサC1,C2が直列接続される。第1,第3ダイオード回路db1,db3の他方の端子は第1,第2コンデンサC1,C2の接続点に接続される。また、第2ダイオードD2,第4ダイオードD4のカソードは第1,第2コンデンサC1,C2の接続点に接続される。 First and second capacitors C1 and C2 are connected in series between the cathodes of the first and third diodes D1 and D3 and the other terminals of the second and fourth diode circuits db2 and db4. The other terminals of the first and third diode circuits db1 and db3 are connected to the connection point of the first and second capacitors C1 and C2. Moreover, the cathodes of the second diode D2 and the fourth diode D4 are connected to the connection point of the first and second capacitors C1 and C2.
第1ダイオードD1のアノードには第1抵抗R1の一端が接続される。第1抵抗R1の他端には第2半導体素子Q2の第2端子(ドレイン端子)、第3半導体素子Q3の第1端子(ゲート端子)、第4半導体素子Q4の第1端子(ゲート端子)が接続される。 One end of the first resistor R1 is connected to the anode of the first diode D1. The other end of the first resistor R1 is the second terminal (drain terminal) of the second semiconductor element Q2, the first terminal (gate terminal) of the third semiconductor element Q3, and the first terminal (gate terminal) of the fourth semiconductor element Q4. is connected.
第2ダイオードD2のアノードには第4抵抗R4の一端と第1半導体素子Q1の第1端子(ゲート端子)が接続される。第4抵抗R4の他端には、第2,第4ダイオード回路db2,db4の他方の端子が接続される。 One end of the fourth resistor R4 and the first terminal (gate terminal) of the first semiconductor element Q1 are connected to the anode of the second diode D2. The other terminals of the second and fourth diode circuits db2 and db4 are connected to the other end of the fourth resistor R4.
第4ダイオードD4のアノードには第2抵抗R2の一端が接続される。第2抵抗R2の他端には第1半導体素子Q1の第2端子(ドレイン端子)と第3抵抗R3の一端が接続される。第1半導体素子Q1の第3端子(ソース端子)は第2,第4ダイオード回路db2,db4の他方の端子に接続される。 One end of the second resistor R2 is connected to the anode of the fourth diode D4. The second terminal (drain terminal) of the first semiconductor element Q1 and one end of the third resistor R3 are connected to the other end of the second resistor R2. The third terminal (source terminal) of the first semiconductor element Q1 is connected to the other terminals of the second and fourth diode circuits db2 and db4.
第3抵抗R3の他端には第5抵抗R5の一端と第2半導体素子Q2の第1端子(ゲート端子)が接続される。第5抵抗R5の他端は第2,第4ダイオード回路db2,db4の他方の端子に接続される。第2半導体素子Q2の第3端子(ソース端子)は第2,第4ダイオード回路db2,db4の他方の端子に接続される。 One end of the fifth resistor R5 and the first terminal (gate terminal) of the second semiconductor element Q2 are connected to the other end of the third resistor R3. The other end of the fifth resistor R5 is connected to the other terminals of the second and fourth diode circuits db2 and db4. The third terminal (source terminal) of the second semiconductor element Q2 is connected to the other terminals of the second and fourth diode circuits db2 and db4.
次に、ゲート回路7について説明する。第3半導体素子Q3の第1端子(ゲート端子)は第1抵抗R1の他端と第2半導体素子Q2の第2端子(ドレイン端子)と接続される。第3半導体素子Q3の第2端子(ドレイン端子)は第1ダイオードD1のカソードと接続される。第3半導体素子Q3の第3端子(ソース端子)はオン側抵抗Ronの一端と接続される。
Next, the
第4半導体素子Q4の第1端子(ゲート端子)は第1抵抗R1の他端と第2半導体素子Q2の第2端子(ドレイン端子)と接続される。第4半導体素子Q4の第2端子(ドレイン端子)はオフ側抵抗Roffの一端と接続される。第4半導体素子Q4の第3端子(ソース端子)は第2,第4ダイオード回路db2,db4の他方の端子と接続される。 The first terminal (gate terminal) of the fourth semiconductor element Q4 is connected to the other end of the first resistor R1 and the second terminal (drain terminal) of the second semiconductor element Q2. The second terminal (drain terminal) of the fourth semiconductor element Q4 is connected to one end of the off-side resistor Roff. The third terminal (source terminal) of the fourth semiconductor element Q4 is connected to the other terminals of the second and fourth diode circuits db2 and db4.
オン側抵抗Ronとオフ側抵抗Roffの他端は駆動対象の半導体素子8の第1端子(ゲート端子)に接続される。駆動対象の半導体素子8の第3端子(ソース端子)は第2,第4ダイオードD2,D4のカソードに接続される。
The other ends of the on-side resistance Ron and the off-side resistance Roff are connected to the first terminal (gate terminal) of the
ここで、第1パルストランスTr1のオン側1次巻線に印加する第1変調信号(電圧)をvTr1とし、第2パルストランスTr2のオフ側1次巻線に印加する第2変調信号(電圧)をvTr2とする。また、第1コンデンサC1の電圧をVg+とし、第2コンデンサC2の電圧をVg-とする。さらに、駆動対象の半導体素子8のゲート電圧(ゲート-ソース間の電圧)をVgsとする。
Here, the first modulation signal (voltage) applied to the on-side primary winding of the first pulse transformer Tr1 is vTr1, and the second modulation signal (voltage) applied to the off-side primary winding of the second pulse transformer Tr2 is vTr1. ) is vTr2. Further, the voltage of the first capacitor C1 is set to Vg+, and the voltage of the second capacitor C2 is set to Vg-. Furthermore, the gate voltage (voltage between gate and source) of the
図1の回路は特許文献1と同様にオン信号、オフ信号に対して第1,第2パルストランスTr1,Tr2を駆動する周波数で変調することにより第1,第2パルストランスTr1,Tr2をドライブし、電力を伝送すると同時に、復調回路6に信号を入力することによりゲート回路7にオンオフ指令を伝達する。この時、ゲート指令として入力されるパルス幅をカウンタにより計測し、その幅を一周期とした周波数で第2パルストランスTr2を駆動し、その幅を1/2周期とした周波数で第1パルストランスTr1を駆動することによりゲート指令のパルス幅に適した周波数で第1,第2パルストランスTr1,Tr2を変調できるため高分解能化を実現できる。
The circuit of FIG. 1 drives the first and second pulse transformers Tr1 and Tr2 by modulating the ON signal and the OFF signal with a frequency that drives the first and second pulse transformers Tr1 and Tr2, as in
図1の回路はゲートオン指令生成用の第1パルストランスTr1とゲートオフ指令生成用の第2パルストランスTr2を具備している点に特徴がある。オン指令を送信したい場合には第1パルストランスTr1に電圧を印加し、オフ指令を送信したい場合には第2パルストランスTr2に電圧を印加すればよい。 The circuit shown in FIG. 1 is characterized in that it includes a first pulse transformer Tr1 for generating a gate-on command and a second pulse transformer Tr2 for generating a gate-off command. If you want to send an on command, you can apply a voltage to the first pulse transformer Tr1, and if you want to send an off command, you can apply a voltage to the second pulse transformer Tr2.
第1,第2パルストランスTr1,Tr2に3次巻線を設けることでゲート電圧Vgsに負バイアスを印加することができる。Vg+は2次巻線による電圧を整流した電圧,Vg-は3次巻線による電圧を整流した電圧となる。電圧Vg+,Vg-の大きさは第1,第2パルストランスTr1,Tr2の巻数比と第1,第2パルストランスTr1,Tr2に印加する電圧(第1,第2変調信号)vTr1,vTr2により調節できる。 By providing a tertiary winding in the first and second pulse transformers Tr1 and Tr2, a negative bias can be applied to the gate voltage Vgs. Vg+ is a voltage obtained by rectifying the voltage generated by the secondary winding, and Vg- is a voltage obtained by rectifying the voltage generated by the tertiary winding. The magnitude of the voltages Vg+ and Vg- is determined by the turns ratio of the first and second pulse transformers Tr1 and Tr2 and the voltages (first and second modulation signals) vTr1 and vTr2 applied to the first and second pulse transformers Tr1 and Tr2. Can be adjusted.
プッシュプル回路を構成する第3,第4半導体素子Q3,Q4の出力はオン側とオフ側でゲート抵抗値を分けることを想定し、抵抗を介して結線することでダイオードを省略する構成としている。プッシュプル回路の出力は抵抗を介さずに結線してもよい。 The outputs of the third and fourth semiconductor elements Q3 and Q4 that constitute the push-pull circuit are configured to omit diodes by connecting them through resistors, assuming that the gate resistance values are divided between the on side and the off side. . The output of the push-pull circuit may be connected without using a resistor.
まず、オン時の動作について概説する。動作タイムチャートを図2に示す。図2のタイムチャートでは説明を簡略化するために第1~第4半導体素子Q1,Q2,Q3,Q4のゲート電圧閾値は無視するものとする。図2に示すようにゲート指令がhighになると第1パルストランスTr1に第1変調信号vTr1の電圧が印加され、第1,第2ダイオード回路db1,db2を介して第1,第2コンデンサC1,C2が充電される。 First, we will outline the operation when turned on. An operation time chart is shown in FIG. In the time chart of FIG. 2, in order to simplify the explanation, it is assumed that the gate voltage threshold values of the first to fourth semiconductor elements Q1, Q2, Q3, and Q4 are ignored. As shown in FIG. 2, when the gate command becomes high, the voltage of the first modulation signal vTr1 is applied to the first pulse transformer Tr1, and the voltage of the first modulation signal vTr1 is applied to the first and second capacitor C1, C2 is charged.
この時、第1半導体素子Q1のゲート-ソース間に電圧が印加され第1半導体素子Q1が導通し、第2半導体素子Q2がオフ状態となる。第2半導体素子Q2がオフ状態となるので第3,第4半導体素子Q3,Q4のゲート電圧が第1抵抗R1を介して充電される。すると、第3,第4半導体素子Q3,Q4のゲート電圧は第1コンデンサC1と同電位となり、第3半導体素子Q3が導通し、ゲート電圧Vgsが第1コンデンサC1の充電電圧vg+まで上昇する。 At this time, a voltage is applied between the gate and source of the first semiconductor element Q1, making the first semiconductor element Q1 conductive and turning the second semiconductor element Q2 off. Since the second semiconductor element Q2 is turned off, the gate voltages of the third and fourth semiconductor elements Q3 and Q4 are charged via the first resistor R1. Then, the gate voltages of the third and fourth semiconductor elements Q3 and Q4 become the same potential as the first capacitor C1, the third semiconductor element Q3 becomes conductive, and the gate voltage Vgs rises to the charging voltage vg+ of the first capacitor C1.
次に、オフ時の動作について概説する。図2に示すようにゲート指令がlowになると第2パルストランスTr2に第2変調信号vTr2の電圧が印加され、第3,第4ダイオード回路db3,db4を介して第1,第2コンデンサC1,C2が充電される。 Next, the operation when turned off will be outlined. As shown in FIG. 2, when the gate command becomes low, the voltage of the second modulation signal vTr2 is applied to the second pulse transformer Tr2, and the voltage of the second modulation signal vTr2 is applied to the first and second capacitors C1, C1, and VTr2 via the third and fourth diode circuits db3 and db4. C2 is charged.
この時、第2半導体素子Q2のゲート-ソース間は第2抵抗R2を介して充電されるため第2半導体素子Q2が導通する。すると、第3,第4半導体素子Q3,Q4のゲート電圧が第2コンデンサC2と同電位となるため、第4半導体素子Q4が導通しゲート電圧Vgsが第2コンデンサC2の充電電圧-vg-まで低下する。以上の動作を1周期とすることで駆動対象の半導体素子8のオンオフ動作を制御することができる。
At this time, the gate and source of the second semiconductor element Q2 are charged through the second resistor R2, so the second semiconductor element Q2 becomes conductive. Then, the gate voltages of the third and fourth semiconductor elements Q3 and Q4 become the same potential as the second capacitor C2, so the fourth semiconductor element Q4 becomes conductive and the gate voltage Vgs reaches the charging voltage of the second capacitor C2 -vg-. descend. By performing the above operation in one cycle, the on/off operation of the
次に、本実施形態1における第2変調信号vTr2の生成方法について述べる。第2変調信号vTr2の生成は図3に示した変調回路3の構成例を用いることで実現できる。また、変調回路3の各波形のタイムチャートを図4に示す。
Next, a method of generating the second modulation signal vTr2 in the first embodiment will be described. Generation of the second modulation signal vTr2 can be realized by using the configuration example of the
同期回路9は、ゲート指令(発信器出力)とクロック信号を入力し、ゲート指令(発振器出力)をクロック信号に同期させる。立ち上りエッジ検出部10は、同期回路9の立ち上りエッジを検出する。立ち下りエッジ検出部11は、同期回路9の立ち下りエッジを検出する。
The
オフパルス幅測定部(アップカウンタ)12は同期回路9の立ち下がりエッジを検出するとカウントを開始し、立ち上りエッジを検出するとカウントを停止し、クロック信号が入力されるたびにカウント値を加算する。
The off-pulse width measuring section (up counter) 12 starts counting when it detects a falling edge of the
この時、立ち上がりエッジ、立ち下がりエッジは同期回路9の働きにより、クロック信号と同期しているものとする。これによりオフパルス幅を測定することが可能である。
At this time, it is assumed that the rising edge and the falling edge are synchronized with the clock signal by the function of the
オフ側1ビットシフト回路13によりオフパルス幅測定部12の出力(カウント値)を1/2とする。
The off-side 1-
オフ側ラッチ回路14は、立ち上りエッジを検出したタイミングでオフ側1ビットシフト回路13の出力をラッチする。
The off-
変調信号生成用カウンタ(第1ダウンカウンタ)15は、オフ側ラッチ回路14の出力とクロック信号を入力し、クロック信号が入力されるたびにカウント値を減算する。変調信号生成用カウンタ(第2ダウンカウンタ)16は、オフ側ラッチ回路14の出力と第1ダウンカウンタ15の出力とクロック信号を入力し、クロック信号を入力するたびにカウント値を減算する。
The modulation signal generation counter (first down counter) 15 receives the output of the off-
変調信号生成回路17は、第1,第2ダウンカウンタ15,16の出力を入力し、カウント値が0になるまで変調信号を出力するように回路(AC/DC変換回路)を組むことで、指令であるパルス幅を1周期とするduty50%の第2変調信号vTr2を生成できる。 The modulation signal generation circuit 17 inputs the outputs of the first and second down counters 15 and 16 and assembles a circuit (AC/DC conversion circuit) to output a modulation signal until the count value becomes 0. It is possible to generate a second modulation signal vTr2 with a duty of 50% in which one cycle is the commanded pulse width.
したがって、第2変調信号vTr2の周波数を駆動対象の半導体素子8のスイッチング周波数の2倍に抑えることが可能となり、第2パルストランスTr2の駆動周波数を高くすることなくゲート指令のパルス幅の時間分解能を向上することができる。
Therefore, it is possible to suppress the frequency of the second modulation signal vTr2 to twice the switching frequency of the
次に、オフパルス幅測定部12(アップカウンタ)について説明する。図5は例としてn(n:1以上の整数)段構成のアップカウンタを示す。 Next, the off-pulse width measuring section 12 (up counter) will be explained. FIG. 5 shows an up counter having n (n: an integer equal to or greater than 1) stages as an example.
1段目において、第1オン側Dフリップフロップ回路18aは、D-FF端子にクロック信号CLKを入力する。D端子に第1オン側Dフリップフロップ回路18aの/Q端子の出力を入力する。第1オン側Dフリップフロップ回路18aのQ端子の出力が1bit信号として出力される。
In the first stage, the first on-side D flip-
2段目において、第2オン側XOR回路19bは、第1オン側Dフリップフロップ回路18aのQ端子の出力と第2オン側Dフリップフロップ回路18bのQ端子の出力を入力する。
In the second stage, the second on-
第2オン側Dフリップフロップ回路18bのD-FF端子にクロック信号CLKを入力し、D端子に第2オン側XOR回路19bの出力を入力する。第2オン側Dフリップフロップ回路18bのQ端子の出力が2bit信号として出力される。
The clock signal CLK is input to the D-FF terminal of the second on-side D flip-
3段目において、第3オン側AND回路20cは、1bit信号と2bit信号とを入力する。
In the third stage, the third on-side AND
第3オン側XOR回路19cは、第3オン側AND回路20cの出力と第3オン側Dフリップフロップ回路18cのQ端子の出力を入力する。
The third on-side XOR circuit 19c receives the output of the third on-side AND
第3オン側Dフリップフロップ回路18cは、D-FF端子にクロック信号CLKを入力し、D端子に第3オン側XOR回路19cの出力を入力する。第3オン側Dフリップフロップ回路18cのQ端子の出力が3bit信号として出力される。
The third on-side D flip-
このように、アップカウンタはn段で構成される。k段目(k:4~nの整数)では、第kAND回路20kはk-1bit信号と(k-2)bit・(k-3)bit…2bit・1bit信号が入力される。 In this way, the up counter is composed of n stages. At the k-th stage (k: an integer from 4 to n), the k-1 bit signal and (k-2) bit, (k-3) bit, . . . 2 bit, 1 bit signals are input to the k-th AND circuit 20k.
第kXOR回路19kは第kAND回路20kの出力信号と第kDフリップフロップ回路18kのQ端子の出力を入力する。 The k-th XOR circuit 19k receives the output signal of the k-th AND circuit 20k and the output of the Q terminal of the k-th D flip-flop circuit 18k.
第kDフリップフロップ回路18kは、D-FF端子にクロック信号CLKを入力し、D端子に第kXOR回路19kの出力信号を入力する。第kDフリップフロップ回路18kのQ端子の出力がkbit信号となる。 The k-th D flip-flop circuit 18k inputs the clock signal CLK to its D-FF terminal, and inputs the output signal of the k-th XOR circuit 19k to its D terminal. The output of the Q terminal of the k-th D flip-flop circuit 18k becomes a kbit signal.
次に、第1,第2ダウンカウンタ15,16について説明する。図6にn段構成のダウンカウンタを示す。 Next, the first and second down counters 15 and 16 will be explained. FIG. 6 shows an n-stage down counter.
1段目において、第1オフ側Dフリップフロップ回路21aは、D-FF端子にクロック信号CLKを入力し、D端子に第1オフ側Dフリップフロップ回路21aの/Q端子の出力を入力する。第1オフ側Dフリップフロップ回路21aのQ端子の出力が1bit信号として出力される。
In the first stage, the first off-side D flip-
2段目において、第2オフ側XOR回路22bは、第1オフ側Dフリップフロップ回路21aの/Q端子の出力と第2オフ側Dフリップフロップ回路21bの/Q端子の出力を入力する。
In the second stage, the second off-
第2オフ側Dフリップフロップ回路21bはD-FF端子にクロック信号CLKを入力し、D端子に第2オフ側XOR回路22bの出力を入力する。第2オフ側Dフリップフロップ回路21bのQ端子の出力が2bit信号として出力される。
The second off-side D flip-
3段目において、第3オフ側AND回路23cは、第1オフ側Dフリップフロップ回路21aの/Q端子の出力と、第2オフ側Dフリップフロップ回路21bの/Q端子の出力を入力する。
In the third stage, the third off-side AND
第3オフ側XOR回路22cは、第3オフ側AND回路23cの出力と第3オフ側Dフリップフロップ回路21cの/Q端子の出力を入力する。
The third off-
第3オフ側Dフリップフロップ回路21cは、D-FF端子にクロック信号CLKを入力し、D端子に第3オフ側XOR回路22cの出力を入力する。第3オフ側Dフリップフロップ回路21cのQ端子の出力が3bit信号として出力される。
The third off-side D flip-
このように、ダウンカウンタはn段で構成される。k段目(k:4~nの整数)では、第kAND回路23kは/k-1bit信号と/(k-2)bit・/(k-3)bit…/2bit・/1bit信号が入力される。 In this way, the down counter is composed of n stages. In the k-th stage (k: an integer from 4 to n), the k-th AND circuit 23k receives the /k-1 bit signal and the /(k-2) bit/(k-3) bit.../2 bit//1 bit signal. Ru.
第kXOR回路22kは第kAND回路23kの出力信号と第kDフリップフロップ回路21kの/Q端子の出力を入力する。 The k-th XOR circuit 22k receives the output signal of the k-th AND circuit 23k and the output of the /Q terminal of the k-th D flip-flop circuit 21k.
第kDフリップフロップ回路21kは、D-FF端子にクロック信号CLKを入力し、D端子に第kXOR回路22kの出力信号を入力する。第kDフリップフロップ回路26kのQ端子の出力がkbit信号となる。 The k-th D flip-flop circuit 21k inputs the clock signal CLK to its D-FF terminal, and inputs the output signal of the k-th XOR circuit 22k to its D terminal. The output of the Q terminal of the k-th D flip-flop circuit 26k becomes a kbit signal.
図5,図6のアップカウンタ,ダウンカウンタはクロック信号が入力されるとカウント値が変更される構成であり、図5はカウントするたびにbitが加算されていき、図6はカウントするたびにカウント値が減算されていく。 The up counter and down counter in FIGS. 5 and 6 have a configuration in which the count value is changed when a clock signal is input. In FIG. 5, bits are added each time it counts, and in FIG. The count value is decremented.
2進数の出力(1bit~nbit)を読み取りクロック周期と掛け合わせることでパルス幅を判断することができる。カウンタの段数は計測したいパルス幅に応じて増設することで対応することが可能である。 The pulse width can be determined by multiplying the binary output (1 bit to n bit) by the reading clock period. The number of counter stages can be increased depending on the pulse width to be measured.
以上のような回路構成及び制御方法を用いることでゲート指令に対して高い分解能でゲート電圧を出力できるようになる。 By using the circuit configuration and control method as described above, it becomes possible to output a gate voltage with high resolution in response to a gate command.
次に、実施形態1の変調回路として図7の構成を適用した場合について説明する。オン信号を伝送する第1パルストランスTr1を駆動するオン信号生成用フルブリッジ回路24と、オフ信号を伝送する第2パルストランスTr2を駆動するオフ信号生成用フルブリッジ回路25を具備している点に特徴がある。
Next, a case will be described in which the configuration of FIG. 7 is applied as the modulation circuit of the first embodiment. It includes a full-bridge circuit for generating an on-
コンデンサCにオン信号生成用フルブリッジ回路24とオフ信号生成用フルブリッジ回路25が並列接続される。コンデンサCの両端間にオン側第1,第2半導体素子S1on,S2onが直列接続される。また、コンデンサCの両端間にオン側第3,第4半導体素子S3on,S4onが直列接続される。オン側第1~第4半導体素子S1on~S4onがオン信号生成用フルブリッジ回路24となる。
A
オン側第1,第2半導体素子S1on,S2onの接続点とオン側第3,第4半導体素子S3on,S4onの接続点との間にコンデンサCh1と第1パルストランスTr1のオン側1次巻線が接続される。 A capacitor Ch1 and an on-side primary winding of the first pulse transformer Tr1 are connected between the connection point between the on-side first and second semiconductor elements S1on and S2on and the connection point between the on-side third and fourth semiconductor elements S3on and S4on. is connected.
コンデンサCの両端間にオフ側第1,第2半導体素子S1off,S2offが直列接続される。また、コンデンサCの両端間にオフ側第3,第4半導体素子S3off,S4offが直列接続される。オフ側第1~第4半導体素子S1off~S4offがオフ信号生成用フルブリッジ回路25となる。
Off-side first and second semiconductor elements S1off and S2off are connected in series between both ends of the capacitor C. Further, third and fourth off-side semiconductor elements S3off and S4off are connected in series between both ends of the capacitor C. The off-side first to fourth semiconductor elements S1off to S4off constitute a
オフ側第1,第2半導体素子S1off,S2offの接続点とオフ側第3,第4半導体素子S3off,S4offの接続点との間にコンデンサCh2と第2パルストランスTr2のオフ側1次巻線が接続される。 A capacitor Ch2 and an off-side primary winding of the second pulse transformer Tr2 are connected between the connection point of the off-side first and second semiconductor elements S1off and S2off and the connection point of the off-side third and fourth semiconductor elements S3off and S4off. is connected.
コンデンサCh1,Ch2は直流成分をカットし、第1,第2パルストランスTr1,Tr2の磁気飽和を防ぐために接続しているが省略してもよい。 The capacitors Ch1 and Ch2 are connected to cut the DC component and prevent magnetic saturation of the first and second pulse transformers Tr1 and Tr2, but may be omitted.
第2変調信号vTr2の生成は図8に示した制御部を用いてオフ信号生成用フルブリッジ回路25を制御することで実現できる。動作タイムチャートを図9に示す。基本的な動作は図3、図4と同様である。
Generation of the second modulation signal vTr2 can be realized by controlling the off-signal generation full-
図8に示したオフパルス幅測定部(アップカウンタ)12は同期回路9の立ち下がりエッジを検出するとカウントを開始し、立ち上りエッジを検出するとカウントを停止し、クロック信号が入力されるたびにカウント値を加算する。この時、立ち上がりエッジ、立ち下がりエッジは同期回路9の働きにより、クロックと同期しているものとする。
The off-pulse width measurement unit (up counter) 12 shown in FIG. 8 starts counting when it detects a falling edge of the
これによりオフパルス幅を測定することが可能である。そしてオフ側1ビットシフト回路13によりカウント値を1/2とする。
This makes it possible to measure the off-pulse width. Then, the off-side 1-
オフ側ラッチ回路14は、立ち上りエッジを検出したタイミングでオフ側1ビットシフト回路13の出力をラッチする。
The off-
オフ側ラッチ回路14の出力を後段のゲート生成用カウンタ(第1,第2ダウンカウンタ)15,16に入力し、カウント値が0になるまでゲート指令を出力するように回路を組むことで、指令であるパルス幅を1周期とするduty50%の変調信号を生成できる。
By inputting the output of the off-
具体的な動作として、オフ信号を生成する場合には第1ダウンカウンタ15がカウントをしている期間(カウント値が0になるまで)はオフ側第1,第4半導体素子S1off,S4offのゲート指令をhighとし、オフ側第2,第3半導体素子S2off,S3offのゲート指令をlowとする。
As a specific operation, when generating an off signal, the gates of the off-side first and fourth semiconductor elements S1off and S4off are activated during the period when the
第2ダウンカウンタ16がカウントをしている期間(カウント値が0になるまで)はオフ側第2,第3半導体素子S2off,S3offのゲート指令をhighとしオフ側第1,第4半導体素子S1off,S4offのゲート指令をlowとする。
During the period when the
これにより、第2変調信号vTr2の周波数を駆動対象のスイッチング周波数の2倍に抑えることが可能となり、第2パルストランスTr2の駆動周波数を高くすることなくゲート指令のパルス幅の時間分解能を向上できるためフルブリッジ回路の損失を低減しつつ分解能を向上することができる。 This makes it possible to suppress the frequency of the second modulation signal vTr2 to twice the switching frequency of the driving target, and it is possible to improve the time resolution of the pulse width of the gate command without increasing the drive frequency of the second pulse transformer Tr2. Therefore, the resolution can be improved while reducing the loss of the full-bridge circuit.
次に、第1変調信号vTr1の生成方法について説明する。図10に本実施形態1におけるDC/AC変調回路の動作波形を示す。図2では、オン指令1周期に対して第1変調信号vTr1の正パルス、負パルスを1回ずつ出力するが、本実施形態1では第1変調信号vTr1の正パルス、負パルスの1回ずつの出力をオン指令の2回分に分割する。すなわち、オン指令幅と第1変調信号vTr1の1つの正パルスの期間と同一とし、オン指令幅と第1変調信号vTr1の1つの負パルスの期間を同一とし、オン指令となる度に正パルスと負パルスを交互に出力する。これにより、最小オンパルス幅によって制限される第1変調信号vTr1の制限を最小にできる。 Next, a method of generating the first modulation signal vTr1 will be explained. FIG. 10 shows operating waveforms of the DC/AC modulation circuit in the first embodiment. In FIG. 2, the positive pulse and the negative pulse of the first modulation signal vTr1 are output once each for one cycle of the ON command, but in the present embodiment, the positive pulse and the negative pulse of the first modulation signal vTr1 are output once each. Divide the output into two ON commands. That is, the ON command width is the same as the period of one positive pulse of the first modulation signal vTr1, the ON command width and the period of one negative pulse of the first modulation signal vTr1 are the same, and each time the ON command is given, the positive pulse is and negative pulses are output alternately. Thereby, the limitation of the first modulation signal vTr1, which is limited by the minimum on-pulse width, can be minimized.
図11に本実施形態1におけるDC/AC変調回路のゲート指令生成の一例を示す。図12は、図11の各部の信号である。ゲート指令に対してラッチ回路を用いてイネーブル信号を生成し、元の指令に対して論理積をとることで、ドライブICへの信号を生成する。 FIG. 11 shows an example of gate command generation for the DC/AC modulation circuit in the first embodiment. FIG. 12 shows signals of each part in FIG. 11. A latch circuit is used to generate an enable signal in response to a gate command, and a signal to the drive IC is generated by performing a logical product with the original command.
図11において、立ち上がりエッジ検出回路26はゲート指令の立ち上がりを検出する。ラッチ回路27は立ち上がりエッジを検出したタイミングでラッチし、ラッチした状態で新たに立ち上がりエッジを検出するとそのタイミングでラッチを解除する。
In FIG. 11, the rising
AND回路28はゲート指令とラッチ回路27の出力の論理積を出力する。NOT回路29はラッチ回路27の出力を反転させる。AND回路30はゲート指令とNOT回路29の出力の論理積を出力する。
The AND
ドライブIC31はAND回路28,30の出力に基づいてDC/AC変調回路のゲート指令を出力する。
The
このDC/AC変調回路は、図3の変調信号生成回路17、または、図7の変調回路(オン信号生成用フルブリッジ回路24)であり、ドライブICから出力されたゲート指令に応じて第1変調信号vTr1を出力する。 This DC/AC modulation circuit is the modulation signal generation circuit 17 in FIG. 3 or the modulation circuit (on signal generation full bridge circuit 24) in FIG. A modulated signal vTr1 is output.
本実施形態1では、例えば最小パルス幅が100nsとすると、変調回路は100ns以上のパルスの出力が可能となる。よって、半導体素子は、よりゲート指令に近いスイッチング動作を行えるようになり、インバータの出力電圧精度を向上できる。 In the first embodiment, for example, if the minimum pulse width is 100 ns, the modulation circuit can output a pulse of 100 ns or more. Therefore, the semiconductor element can perform a switching operation closer to the gate command, and the accuracy of the output voltage of the inverter can be improved.
また、ゲート指令の周波数やデューティがランプ的に変化した場合、励磁電流が正負どちらかに偏りが生じるが、第1パルストランスTr1の1次側に直列でキャパシタンスch1、ch2を挿入することで対策を講じられる。ただし、キャパシタンスch1、ch2はパルストランスへの直流成分をカットできる一方で、長期的に直流が印加されると、キャパシタンス自体に電荷が充電されるため、短期的にのみ励磁分が偏る場合に有効である。 Additionally, if the frequency or duty of the gate command changes in a ramp-like manner, the excitation current will be biased toward either the positive or negative side, but this can be countered by inserting capacitances ch1 and ch2 in series on the primary side of the first pulse transformer Tr1. will be taken. However, while capacitances ch1 and ch2 can cut the DC component to the pulse transformer, if DC is applied over a long period of time, the capacitance itself will be charged, so it is effective only when the excitation component is biased in the short term. It is.
以上示したように、本実施形態1によれば、ゲート信号に応じて第1,第2変調信号vTr1,vTr2の周波数を可変にできる。これにより、第1,第2パルストランスTr1,Tr2の磁気飽和を抑制しつつ、第1,第2パルストランスTr1,Tr2を駆動する変調信号生成回路(DC/AC変換回路)のスイッチング損失を必要最小限に抑制できる。さらに、ゲート指令のパルス幅の時間分解能を低減させないため、指令パルスをより精度良く再現・出力できる。 As described above, according to the first embodiment, the frequencies of the first and second modulation signals vTr1 and vTr2 can be made variable according to the gate signal. This reduces the switching loss of the modulation signal generation circuit (DC/AC conversion circuit) that drives the first and second pulse transformers Tr1 and Tr2 while suppressing the magnetic saturation of the first and second pulse transformers Tr1 and Tr2. Can be suppressed to a minimum. Furthermore, since the time resolution of the pulse width of the gate command is not reduced, the command pulse can be reproduced and output with higher accuracy.
また、最小オンパルス幅によって制限される第1変調信号vTr1の制限を最小にできる。 Furthermore, the limitation of the first modulation signal vTr1, which is limited by the minimum on-pulse width, can be minimized.
[実施形態2]
図2では、偏磁対策のために、Xゲート指令のパルス幅(オン指令)内で第1変調信号vTr1の正パルス、負パルスを1回ずつ出力し、正パルスと負パルスの期間をXゲート指令のオン指令の1周期内で同一にしている。そのため、Xゲート指令のオン指令の1周期以内で偏磁を解消できるが、正負1パルスずつ出力するため短いゲートパルス幅を出力できない。
[Embodiment 2]
In Fig. 2, in order to counter magnetic bias, the positive pulse and negative pulse of the first modulation signal vTr1 are output once each within the pulse width (on command) of the X gate command, and the period of the positive pulse and negative pulse is The gate command is kept the same within one cycle of the ON command. Therefore, biased magnetism can be eliminated within one cycle of the ON command of the X gate command, but a short gate pulse width cannot be output because one positive and one negative pulse is output.
一方、図12の方法は、第1変調信号vTr1の正パルス、負パルスの1回ずつの出力をXゲート指令のパルス幅(オン指令)の2回分に分割している。そのため、Xゲート指令のパルス幅が短い場合には有利であるが、Xゲート指令のパルス幅が長くなるとトランス1次側電圧の印加時間も長期化するため磁気飽和による破損が起こりやすくなる。 On the other hand, in the method shown in FIG. 12, the output of one positive pulse and one negative pulse of the first modulation signal vTr1 is divided into two outputs of the pulse width (ON command) of the X gate command. Therefore, it is advantageous if the pulse width of the X-gate command is short, but if the pulse width of the X-gate command becomes long, the application time of the voltage on the primary side of the transformer becomes longer, and damage due to magnetic saturation is more likely to occur.
図2、図12における変調回路の出力波形と特徴を図13にまとめる。これらの特徴に加え、第1変調信号Vtr1の出力期間Ton(図2参照)が長期化すると、第1パルストランスTr1の逆起電力によって2次側に意図しない電圧が印加されゲート電圧Vgsのパルス幅の精度が低下する問題や、飽和磁束密度の向上や発熱対策のためにパルストランスが大型化する問題も発生する。 The output waveforms and characteristics of the modulation circuits in FIGS. 2 and 12 are summarized in FIG. 13. In addition to these characteristics, when the output period Ton (see FIG. 2) of the first modulation signal Vtr1 becomes long, an unintended voltage is applied to the secondary side due to the back electromotive force of the first pulse transformer Tr1, resulting in a pulse of the gate voltage Vgs. There are also problems such as a decrease in width accuracy and an increase in the size of the pulse transformer in order to improve the saturation magnetic flux density and take measures against heat generation.
この2つの問題を解決するためには、第1変調信号Vtr1の出力期間Tonの長さに制限を設ける必要がある。例えば、変調回路2にDC/AC変調回路を用いる場合には、Xゲート指令のパルス幅の長さの影響を受けずに、偏磁(電圧の時間積分の一定以上の一極性への偏り)によるパルストランスの磁気飽和を防止しながら、短い第1変調信号Vtr1の出力期間Tonにて動作させる制御が要求される。
In order to solve these two problems, it is necessary to set a limit on the length of the output period Ton of the first modulation signal Vtr1. For example, when a DC/AC modulation circuit is used as the
本実施形態2では、上記問題点を解決するために、図2、図12の優位性を両立する方法を説明する。 In the second embodiment, in order to solve the above problems, a method that achieves both the advantages of FIGS. 2 and 12 will be described.
本実施形態2では、図2、図12の優位性を両立するためにXゲート指令のパルス幅に応じて第1変調信号vTr1の極性を反転する。DC/AC変調回路の出力極性反転を下記の2条件で行うことで、Xゲート指令のパルス幅に制限を設けることなくパルストランスの偏磁を防止できる。
(1)ゲート指令1周期ごと(図2のXゲート指令1周期ごと)。
(2)出力期間Tonが所定時間を経過した場合。
In the second embodiment, in order to achieve both the advantages of FIGS. 2 and 12, the polarity of the first modulation signal vTr1 is inverted according to the pulse width of the X gate command. By inverting the output polarity of the DC/AC modulation circuit under the following two conditions, it is possible to prevent biased magnetization of the pulse transformer without placing any limit on the pulse width of the X gate command.
(1) Every cycle of the gate command (every cycle of the X gate command in FIG. 2).
(2) When the output period Ton has passed a predetermined time.
すなわち、本実施形態2の変調回路2では、Xゲート指令のオン指令の期間、第1変調信号vTr1は正パルスまたは負パルスを出力し、Xゲート指令の1周期毎に第1変調信号vTr1の出力開始時の極性を反転し、第1変調信号vTr1の出力期間Tonが所定時間経過した時に第1変調信号vTr1の極性を反転させる。
That is, in the
図14に本実施形態2の制御ブロック線図を示す。図14のブロック線図は、上記(1)(2)の条件にて出力極性を操作する反転許可信号を生成する反転許可信号生成部32と、与えられた周期指令にてXゲート指令を刻むゲート信号生成部33と、極性セレクタ部34と、を有する。
FIG. 14 shows a control block diagram of the second embodiment. The block diagram in FIG. 14 shows a reversal permission
Xゲート指令は図2のものと同一で、変調回路2への指令信号である。周期指令Tinvは設計者が予め決定した定数である。変調回路2(第1変調信号vTr1)の出力期間TonはTinv/2となる。周期指令Tinvは、直流を印加してもパルストランスを磁気飽和させない長さとして設定される。
The X gate command is the same as that shown in FIG. 2, and is a command signal to the
図14に示すように、反転許可信号生成部32は、周期カウンタ35でXゲート指令が「1」の間、周期指令Tinvをカウントし、Xゲート指令が「0」になるとクリアする。ネガティブエッジ検出部36は、周期カウンタ35の立ち下りエッジを検出する。ネガティブエッジ検出部37は、Xゲート指令の立ち下りエッジを検出する。
As shown in FIG. 14, the inversion permission
ネガティブエッジ検出部36の出力はマルチプレクサ38のC端子に入力される。バッファ39はマルチプレクサ38の出力の1演算時間前の値を出力する。NOT回路40はバッファ39の出力を反転させる。マルチプレクサ38の0端子にはバッファ39の出力が入力され、1端子にはNOT回路40の出力が入力される。
The output of the negative
ネガティブエッジ検出部37の出力はマルチプレクサ41のC端子に入力される。バッファ42はマルチプレクサ41の出力の1演算時間前の値を出力する。マルチプレクサ41の0端子にはバッファ42の出力が入力され、1端子にはマルチプレクサ38の出力が入力される。マルチプレクサ41の出力が反転許可信号EN_POLとなる。すなわち、反転許可信号生成部32は、Xゲート指令の立ち下がりエッジで「1」、「0」を切り替える反転許可信号EN_POLを生成する。
The output of the negative
ゲート信号生成部33は、除算器43で周期指令Tinvを1/2にする。比較器44は、除算器43の出力と周期カウンタ35の出力を比較し、除算器43の出力の方が大きければ「1」を出力し、小さければ「0」を出力する。比較器45は、周期カウンタ35の出力と除算器43の出力とを比較し、周期カウンタ35の出力の方が大きければ「1」を出力し、小さければ「0」を出力する。
The gate
AND回路46は比較器44の出力とXゲート指令とを入力し、両方「1」の場合「1」を出力し、それ以外の時「0」をゲート信号GATE1として出力する。AND回路47は比較器45の出力とXゲート指令とを入力し、両方「1」の場合「1」を出力し、それ以外の時「0」をゲート信号GATE2として出力する。
The AND
すなわち、ゲート信号生成部33は、Xゲート指令がオン、かつ、Xゲート指令がオンを出力してから所定時間(周期指令Tinvの1/2)までは「1」となり、それ以外の時「0」となるゲート信号GATE1と、Xゲート指令がオン、かつ、Xゲート指令がオンを出力してから所定時間(周期指令Tinvの1/2)経過後は「1」となり、それ以外の時「0」となるゲート信号GATE2と、を生成する。
That is, the gate
極性セレクタ部34は、マルチプレクサ48とマルチプレクサ49とを備える。マルチプレクサ48のC端子には反転許可信号EN_POLが入力され、0端子にゲート信号GATE1が入力され、1端子にゲート信号GATE2が入力される。マルチプレクサ49のC端子には反転許可信号EN_POLが入力され、0端子にゲート信号GATE2が入力され、1端子にゲート信号GATE1が入力される。マルチプレクサ48の出力が正出力ゲート信号GATE_Pとなり、マルチプレクサ49の出力が負出力ゲート信号GATE_Nとなる。
The
すなわち、極性セレクタ部34は、反転許可信号が「0」の場合は、ゲート信号GATE1が「1」の時に正出力ゲート信号GATE_Pを「1」、ゲート信号GATE2が「1」の時に負出力ゲート信号GATE_Nを「1」、それ以外の時、正出力ゲート信号GATE_P、負出力ゲート信号GATE_Nを「0」とする。反転許可信号が「1」の場合は、ゲート信号GATE1が「1」の時に負出力ゲート信号GATE_Nを「1」、ゲート信号GATE2が「1」の時に正出力ゲート信号GATE_Pを「1」、それ以外の時、正出力ゲート信号GATE_P、負出力ゲート信号GATE_Nを「0」とする。
That is, when the inversion permission signal is "0", the
ドライブIC50は正出力ゲート信号GATE_Pと負出力ゲート信号GATE_Nに基づいてDC/AC変調回路のゲート指令を出力する。
The
ここで、マルチプレクサ38、41,48、49は以下のように構成される。NOT回路51はC端子に入力された信号を反転させる。AND回路52はNOT回路51の出力信号と0端子に入力された信号を入力し、両方「1」の場合「1」を出力し、それ以外の時「0」を出力する。AND回路53はC端子に入力された信号と1端子に入力された信号を入力し、両方「1」の場合「1」を出力し、それ以外の時「0」を出力する。OR回路54はAND回路52の出力信号とAND回路53の出力信号を入力し、少なくとも何れか一方が「1」の時「1」を出力し、両方「0」の時「0」を出力する。OR回路54の出力がマルチプレクサの出力信号となる。
Here, the
図15に本実施形態2における制御回路の各部の信号を示す。反転許可信号生成部32と極性セレクタ部34は、極性反転条件の(1)を満たすための制御ブロックである。
FIG. 15 shows signals of each part of the control circuit in the second embodiment. The inversion permission
周期カウンタ35のクリア時(立ち下り時)に反転許可信号EN_POLを切り替え、ゲート指令の立ち下がりエッジでのみ、反転許可信号EN_POLの更新を許可する。この反転許可信号EN_POLは極性セレクタ部34での正負出力を反転するために用いる。
The inversion permission signal EN_POL is switched when the
一方、ゲート信号生成部33は極性反転条件の(2)を成立させるための制御ブロックである。周期指令Tinvの半分と周期カウンタ35の出力で比較演算することで出力期間Tonに相当する信号を生成し、Xゲート指令とANDをとることでゲート信号GATE1、GATE2を生成している。
On the other hand, the gate
極性セレクタ部34は、ゲート信号GATE1、GATE2と反転許可信号EN_POLに基づいてDC/AC変調回路の正出力ゲート信号GATE_Pと負出力ゲート信号GATE_Nを決定する。
The
ゲート指令のパルス幅が長い場合は図2のようにXゲート指令のオンパルス幅に第1変調信号vTr1の正負パルスを交互に出力し、Xゲート指令のパルス幅が短い場合は図12のように2周期で第1変調信号の正制御を実現できる。結果、図2、図12の優位性を両立し、ゲート指令のパルス幅の長さに依存することなくパルス幅の設定範囲拡張やパルストランスの小型化を達成できる。 When the pulse width of the gate command is long, as shown in Figure 2, the positive and negative pulses of the first modulation signal vTr1 are output alternately in the on-pulse width of the X gate command, and when the pulse width of the X gate command is short, as shown in Figure 12. Positive control of the first modulation signal can be achieved in two cycles. As a result, it is possible to achieve both the advantages of FIGS. 2 and 12, and to expand the setting range of the pulse width and downsize the pulse transformer without depending on the length of the pulse width of the gate command.
偏磁は、以下の(1)式のように電圧の時間積分が偏ることである。周期指令Tinv1つ分による偏り相当分のみについては許容範囲であり、問題はそれが積算されるということによって生じる。本実施形態2においてはXゲート指令のパルス幅がTinv/4の偶数分の場合はその周期内で、Tinv/4の奇数分が偶数周期繰り返されるならその範囲内で、Tinv/4の奇数分が奇数周期となっても、再度奇数回となる際に対応できる。 Biased magnetism is a phenomenon in which the time integral of voltage is biased as shown in equation (1) below. Only the deviation equivalent to one cycle command Tinv is within the permissible range, and the problem arises because it is integrated. In the second embodiment, if the pulse width of the X gate command is an even number of Tinv/4, then within that cycle, and if an odd number of Tinv/4 is repeated in an even number of cycles, then within that range, an odd number of Tinv/4. Even if the cycle becomes an odd number, it can be handled when the cycle becomes an odd number again.
図16でXゲート指令のオンパルス幅が3目盛り、3目盛り、4目盛りの例について説明する。ここで、1目盛り=Tinv/4とする。 Examples in which the on-pulse width of the X gate command is 3 divisions, 3 divisions, and 4 divisions will be described with reference to FIG. 16. Here, one scale = Tinv/4.
最初のXゲート指令がオンのとき、2目盛りまでは周期カウンタ35の出力が周期指令Tinvの1/2よりも小さいため第1変調信号vTr1は正パルスを出力し、2目盛り以降は周期カウンタ35の出力が周期指令Tinvの1/2よりも大きくなるため第1変調信号vTr1は極性を反転し負パルスを出力する。
When the first X gate command is on, the output of the
2番目のXゲート指令がオンのとき、2目盛りまでは周期カウンタ35の出力が周期指令Tinvの1/2よりも小さい。ここで、Xゲート指令の1周期毎に出力開始時の極性が変化するため、第1変調信号vTr1は負パルスを出力する。2目盛り以降は周期カウンタ35の出力が周期指令Tinvの1/2よりも大きくなるため第1変調信号vTr1は極性を反転し正パルスを出力する。3番目にXゲート指令がオンの時は、図15と同様である。
When the second X gate command is on, the output of the
このように、Xゲート指令のパルス幅が周期指令Tinvの1/4の偶数分でなくても2周期で磁束の偏りをキャンセルすることができる。また、偶数周期でなく奇数周期であっても再度奇数周期の際に磁束の偏りをキャンセルすることができる。仮に、再度奇数周期がなかったとしても磁束の偏りが積算されなければ問題ない。 In this way, even if the pulse width of the X gate command is not an even number of 1/4 of the period command Tinv, the bias in the magnetic flux can be canceled in two periods. Moreover, even if the period is not an even number period but an odd number period, the bias of the magnetic flux can be canceled again in the case of the odd number period. Even if there is no odd cycle again, there is no problem as long as the magnetic flux bias is not integrated.
偏磁を防止する理由は、発熱や磁気飽和による破損であるため、1周期以上の長期的な期間での励磁電流の平均値が0になれば問題はない(あるいは、周期的に電流が過大に増加しなければ問題ない)。 The reason for preventing biased magnetization is damage caused by heat generation and magnetic saturation, so if the average value of the excitation current becomes 0 over a long period of one cycle or more, there is no problem (or if the current is periodically excessive). There is no problem if it does not increase).
以上示したように本実施形態2によれば、パルストランスをDC/AC変調回路で駆動するドライバを持つ高圧高周波数のパルス電源において、パルストランスの偏磁を防止しながら短いゲートパルス幅に対応し高精度なゲートパルス幅を実現できる。 As described above, according to the second embodiment, in a high-voltage, high-frequency pulse power supply that has a driver that drives a pulse transformer with a DC/AC modulation circuit, it can handle short gate pulse widths while preventing biased magnetization of the pulse transformer. It is possible to achieve highly accurate gate pulse width.
以上、本発明において、記載された具体例に対してのみ詳細に説明したが、本発明の技術思想の範囲で多彩な変形および修正が可能であることは、当業者にとって明白なことであり、このような変形および修正が特許請求の範囲に属することは当然のことである。 Although only the specific examples described in the present invention have been described in detail above, it is obvious to those skilled in the art that various modifications and modifications can be made within the scope of the technical idea of the present invention. Naturally, such variations and modifications fall within the scope of the claims.
例えば、実施形態1,2の駆動対象の半導体素子8は電力変換装置(コンバータやインバータ等)に用いられる。
For example, the
また、実施形態1、2の第1変調信号vTr1の制御方法は第2変調信号vTr2にも適用可能である。実施形態1と実施形態2のうちどちらか一方に適用してもよく、両方に適用してもよい。
Furthermore, the method of controlling the first modulation signal vTr1 of the first and second embodiments is also applicable to the second modulation signal vTr2. The present invention may be applied to either one or both of
第2変調信号vTr2に実施形態1の制御方法を適用する場合は、オフ指令幅と第2変調信号vTr2の1つの正パルスの期間を同一とし、オフ指令幅と第2変調信号vTr2の1つの負パルスの期間を同一とし、オフ指令となる度に第2変調信号vTr2の正パルスと負パルスを交互に出力する。 When applying the control method of the first embodiment to the second modulation signal vTr2, the off command width and the period of one positive pulse of the second modulation signal vTr2 are made the same, and the period of the off command width and one positive pulse of the second modulation signal vTr2 is The period of the negative pulse is made the same, and a positive pulse and a negative pulse of the second modulation signal vTr2 are alternately output every time an off command is issued.
第2変調信号vTr2に実施形態2の制御方法を適用する場合は、ゲート指令のオフ指令の期間、第2変調信号は正パルスまたは負パルスを出力し、ゲート指令の1周期毎に第2変調信号vTr2の出力開始時の極性を反転し、第2変調信号vTr2の出力期間が所定時間経過した時に第2変調信号vTr2の極性を反転させる。 When applying the control method of the second embodiment to the second modulation signal vTr2, the second modulation signal outputs a positive pulse or a negative pulse during the period of the OFF command of the gate command, and the second modulation signal is output for each cycle of the gate command. The polarity of the signal vTr2 at the start of output is inverted, and when the output period of the second modulation signal vTr2 has elapsed for a predetermined time, the polarity of the second modulation signal vTr2 is inverted.
2,3…変調回路
4…オン側整流回路
5…オフ側整流回路
6…復調回路
7…ゲート回路
8…駆動対象の半導体素子
db1~db4…第1~第4ダイオード回路
9…同期回路
10…立ち上がりエッジ検出回路
11…立ち下がりエッジ検出回路
12…オフパルス幅測定部(アップカウンタ)
13…オフ側1ビットシフト回路
14…オフ側ラッチ回路
15,16…変調信号生成用カウンタ(第1,第2ダウンカウンタ)
17…変調信号生成回路
18,21…Dフリップフロップ回路
19,22…XOR回路
20,23,28,30,46,47,52,53…AND回路
24…オン信号生成用フルブリッジ回路
25…オフ信号生成用フルブリッジ回路
26…立ち上がりエッジ検出回路
27…立ち下がりエッジ検出回路
29,40,51…NOT回路
31,50…ドライブIC
32…反転許可信号
33…ゲート信号生成部
34…極性セレクタ部
35…周期カウンタ
36,37…ネガティブエッジ検出部
38,41,48,49…マルチプレクサ
39,42…バッファ
43…除算器
44,45…比較器
54…OR回路
2, 3...
13... Off-side 1-
17... Modulation signal generation circuit 18, 21... D flip-flop circuit 19, 22...
32...
Claims (16)
前記第1変調信号が印加されるオン側1次巻線および前記オン側1次巻線に印加された電圧を変圧して出力するオン側2次巻線,オン側3次巻線を有する第1パルストランスと、前記オン側2次巻線の出力を整流する第1ダイオード回路と、前記オン側3次巻線の出力を整流する第2ダイオード回路と、を具備するオン側整流回路と、
前記第2変調信号が印加されるオフ側1次巻線および前記オフ側1次巻線に印加された電圧を変圧して出力するオフ側2次巻線,オフ側3次巻線を有する第2パルストランスと、前記オフ側2次巻線の出力を整流する第3ダイオード回路と、前記オフ側3次巻線の出力を整流する第4ダイオード回路と、を具備するオフ側整流回路と、
を備え、前記第1~第4ダイオード回路の出力に応じて駆動対象の半導体素子を制御するゲート駆動回路であって、
前記変調回路は、
前記ゲート指令のオン指令幅およびオフ指令幅に応じて前記第1変調信号および前記第2変調信号の周波数を可変とし、前記オン指令幅と前記第1変調信号の1つの正パルスの期間を同一とし、前記オン指令幅と前記第1変調信号の1つの負パルスの期間を同一とし、前記オン指令となる度に前記第1変調信号の前記正パルスと前記負パルスを交互に出力することを特徴とするゲート駆動回路。 a modulation circuit that outputs a first modulation signal and a second modulation signal based on an on command and an off command of the gate command;
A primary winding having an on-side primary winding to which the first modulation signal is applied, an on-side secondary winding that transforms and outputs the voltage applied to the on-side primary winding, and an on-side tertiary winding. an on-side rectifier circuit comprising a 1-pulse transformer, a first diode circuit that rectifies the output of the on-side secondary winding, and a second diode circuit that rectifies the output of the on-side tertiary winding;
A secondary winding having an off-side primary winding to which the second modulation signal is applied, an off-side secondary winding that transforms and outputs the voltage applied to the off-side primary winding, and an off-side tertiary winding. an off-side rectifier circuit comprising a 2-pulse transformer, a third diode circuit that rectifies the output of the off-side secondary winding, and a fourth diode circuit that rectifies the output of the off-side tertiary winding;
A gate drive circuit that controls a semiconductor element to be driven according to the outputs of the first to fourth diode circuits,
The modulation circuit is
The frequencies of the first modulation signal and the second modulation signal are made variable according to the ON command width and OFF command width of the gate command, and the ON command width and the period of one positive pulse of the first modulation signal are the same. and the ON command width and the period of one negative pulse of the first modulation signal are the same, and the positive pulse and the negative pulse of the first modulation signal are alternately output each time the ON command is issued. Characteristic gate drive circuit.
前記第1変調信号が印加されるオン側1次巻線および前記オン側1次巻線に印加された電圧を変圧して出力するオン側2次巻線,オン側3次巻線を有する第1パルストランスと、前記オン側2次巻線の出力を整流する第1ダイオード回路と、前記オン側3次巻線の出力を整流する第2ダイオード回路と、を具備するオン側整流回路と、
前記第2変調信号が印加されるオフ側1次巻線および前記オフ側1次巻線に印加された電圧を変圧して出力するオフ側2次巻線,オフ側3次巻線を有する第2パルストランスと、前記オフ側2次巻線の出力を整流する第3ダイオード回路と、前記オフ側3次巻線の出力を整流する第4ダイオード回路と、を具備するオフ側整流回路と、
を備え、前記第1~第4ダイオード回路の出力に応じて駆動対象の半導体素子を制御するゲート駆動回路であって、
前記変調回路は、
前記ゲート指令のオン指令幅およびオフ指令幅に応じて前記第1変調信号および前記第2変調信号の周波数を可変とし、前記オフ指令幅と前記第2変調信号の1つの正パルスの期間を同一とし、前記オフ指令幅と前記第2変調信号の1つの負パルスの期間を同一とし、前記オフ指令となる度に前記第2変調信号の前記正パルスと前記負パルスを交互に出力することを特徴とするゲート駆動回路。 a modulation circuit that outputs a first modulation signal and a second modulation signal based on an on command and an off command of the gate command;
A primary winding having an on-side primary winding to which the first modulation signal is applied, an on-side secondary winding that transforms and outputs the voltage applied to the on-side primary winding, and an on-side tertiary winding. an on-side rectifier circuit comprising a 1-pulse transformer, a first diode circuit that rectifies the output of the on-side secondary winding, and a second diode circuit that rectifies the output of the on-side tertiary winding;
A secondary winding having an off-side primary winding to which the second modulation signal is applied, an off-side secondary winding that transforms and outputs the voltage applied to the off-side primary winding, and an off-side tertiary winding. an off-side rectifier circuit comprising a 2-pulse transformer, a third diode circuit that rectifies the output of the off-side secondary winding, and a fourth diode circuit that rectifies the output of the off-side tertiary winding;
A gate drive circuit that controls a semiconductor element to be driven according to the outputs of the first to fourth diode circuits,
The modulation circuit is
The frequencies of the first modulation signal and the second modulation signal are made variable according to the ON command width and OFF command width of the gate command, and the period of one positive pulse of the OFF command width and the second modulation signal are the same. and the off command width and the period of one negative pulse of the second modulation signal are the same, and the positive pulse and the negative pulse of the second modulation signal are alternately output each time the off command is issued. Characteristic gate drive circuit.
前記ゲート指令の立ち上がりを検出する立ち上がりエッジ検出回路と、
前記ゲート指令の立ち上がりエッジを検出したタイミングでラッチし、ラッチした状態でさらに前記ゲート指令の立ち上がりエッジを検出するとそのタイミングでラッチを解除するラッチ回路と、
前記ゲート指令と前記ラッチ回路の出力の論理積を出力する第1AND回路と、
前記ラッチ回路の出力を反転させるNOT回路と、
前記ゲート指令と前記NOT回路の出力の論理積を出力する第2AND回路と、
前記第1AND回路の出力と前記第2AND回路の出力に基づいてDC/AC変調回路を制御するドライブICと、
前記ドライブICの制御に基づいて前記第1変調信号を出力する前記DC/AC変調回路と、
を備えたことを特徴とする請求項1記載のゲート駆動回路。 The modulation circuit is
a rising edge detection circuit that detects a rising edge of the gate command;
a latch circuit that latches at a timing when a rising edge of the gate command is detected, and releases the latch at the timing when a rising edge of the gate command is further detected in the latched state;
a first AND circuit that outputs a logical product of the gate command and the output of the latch circuit;
a NOT circuit that inverts the output of the latch circuit;
a second AND circuit that outputs a logical product of the gate command and the output of the NOT circuit;
a drive IC that controls a DC/AC modulation circuit based on the output of the first AND circuit and the output of the second AND circuit;
the DC/AC modulation circuit that outputs the first modulation signal based on control of the drive IC;
2. The gate drive circuit according to claim 1, further comprising:
前記第1変調信号が印加されるオン側1次巻線および前記オン側1次巻線に印加された電圧を変圧して出力するオン側2次巻線,オン側3次巻線を有する第1パルストランスと、前記オン側2次巻線の出力を整流する第1ダイオード回路と、前記オン側3次巻線の出力を整流する第2ダイオード回路と、を具備するオン側整流回路と、
前記第2変調信号が印加されるオフ側1次巻線および前記オフ側1次巻線に印加された電圧を変圧して出力するオフ側2次巻線,オフ側3次巻線を有する第2パルストランスと、前記オフ側2次巻線の出力を整流する第3ダイオード回路と、前記オフ側3次巻線の出力を整流する第4ダイオード回路と、を具備するオフ側整流回路と、
を備え、前記第1~第4ダイオード回路の出力に応じて駆動対象の半導体素子を制御するゲート駆動回路であって、
前記変調回路は、
前記ゲート指令のオン指令幅およびオフ指令幅に応じて前記第1変調信号および前記第2変調信号の周波数を可変とし、前記ゲート指令のオン指令の期間、前記第1変調信号は正パルスまたは負パルスを出力し、前記ゲート指令の1周期毎に前記第1変調信号の出力開始時の極性を反転し、前記第1変調信号の出力期間が所定時間経過した時に前記第1変調信号の極性を反転させることを特徴とするゲート駆動回路。 a modulation circuit that outputs a first modulation signal and a second modulation signal based on an on command and an off command of the gate command;
A primary winding having an on-side primary winding to which the first modulation signal is applied, an on-side secondary winding that transforms and outputs the voltage applied to the on-side primary winding, and an on-side tertiary winding. an on-side rectifier circuit comprising a 1-pulse transformer, a first diode circuit that rectifies the output of the on-side secondary winding, and a second diode circuit that rectifies the output of the on-side tertiary winding;
A secondary winding having an off-side primary winding to which the second modulation signal is applied, an off-side secondary winding that transforms and outputs the voltage applied to the off-side primary winding, and an off-side tertiary winding. an off-side rectifier circuit comprising a 2-pulse transformer, a third diode circuit that rectifies the output of the off-side secondary winding, and a fourth diode circuit that rectifies the output of the off-side tertiary winding;
A gate drive circuit that controls a semiconductor element to be driven according to the outputs of the first to fourth diode circuits,
The modulation circuit is
The frequencies of the first modulation signal and the second modulation signal are made variable according to the ON command width and OFF command width of the gate command, and during the ON command period of the gate command, the first modulation signal is a positive pulse or a negative pulse. outputting a pulse, reversing the polarity at the start of output of the first modulation signal every cycle of the gate command, and changing the polarity of the first modulation signal when the output period of the first modulation signal has elapsed for a predetermined time; A gate drive circuit characterized by inversion.
前記第1変調信号が印加されるオン側1次巻線および前記オン側1次巻線に印加された電圧を変圧して出力するオン側2次巻線,オン側3次巻線を有する第1パルストランスと、前記オン側2次巻線の出力を整流する第1ダイオード回路と、前記オン側3次巻線の出力を整流する第2ダイオード回路と、を具備するオン側整流回路と、
前記第2変調信号が印加されるオフ側1次巻線および前記オフ側1次巻線に印加された電圧を変圧して出力するオフ側2次巻線,オフ側3次巻線を有する第2パルストランスと、前記オフ側2次巻線の出力を整流する第3ダイオード回路と、前記オフ側3次巻線の出力を整流する第4ダイオード回路と、を具備するオフ側整流回路と、
を備え、前記第1~第4ダイオード回路の出力に応じて駆動対象の半導体素子を制御するゲート駆動回路であって、
前記変調回路は、
前記ゲート指令のオン指令幅およびオフ指令幅に応じて前記第1変調信号および前記第2変調信号の周波数を可変とし、前記ゲート指令のオフ指令の期間、前記第2変調信号は正パルスまたは負パルスを出力し、前記ゲート指令の1周期毎に前記第2変調信号の出力開始時の極性を反転し、前記第2変調信号の出力期間が所定時間経過した時に前記第2変調信号の極性を反転させることを特徴とするゲート駆動回路。 a modulation circuit that outputs a first modulation signal and a second modulation signal based on an on command and an off command of the gate command;
A primary winding having an on-side primary winding to which the first modulation signal is applied, an on-side secondary winding that transforms and outputs the voltage applied to the on-side primary winding, and an on-side tertiary winding. an on-side rectifier circuit comprising a 1-pulse transformer, a first diode circuit that rectifies the output of the on-side secondary winding, and a second diode circuit that rectifies the output of the on-side tertiary winding;
A secondary winding having an off-side primary winding to which the second modulation signal is applied, an off-side secondary winding that transforms and outputs the voltage applied to the off-side primary winding, and an off-side tertiary winding. an off-side rectifier circuit comprising a 2-pulse transformer, a third diode circuit that rectifies the output of the off-side secondary winding, and a fourth diode circuit that rectifies the output of the off-side tertiary winding;
A gate drive circuit that controls a semiconductor element to be driven according to the outputs of the first to fourth diode circuits,
The modulation circuit is
The frequencies of the first modulation signal and the second modulation signal are made variable according to the ON command width and OFF command width of the gate command, and during the period of the OFF command of the gate command, the second modulation signal is a positive pulse or a negative pulse. outputting a pulse, inverting the polarity at the start of output of the second modulation signal every cycle of the gate command, and changing the polarity of the second modulation signal when the output period of the second modulation signal has elapsed for a predetermined time; A gate drive circuit characterized by inversion.
前記ゲート指令がオン、かつ、前記ゲート指令がオンを出力してから所定時間までは「1」を出力し、それ以外の時「0」となるゲート信号GATE1と、前記ゲート指令がオン、かつ、前記ゲート指令がオンを出力してから所定時間経過後は「1」を出力し、それ以外の時「0」となるゲート信号GATE2と、を生成するゲート信号生成部と、
前記反転許可信号が「0」の場合は、前記ゲート信号GATE1が「1」の時に正出力ゲート信号GATE_Pを「1」、前記ゲート信号GATE2が「1」の時に負出力ゲート信号GATE_Nを「1」、それ以外の時、前記正出力ゲート信号GATE_P、前記負出力ゲート信号GATE_Nを「0」とし、前記反転許可信号が「1」の場合は、前記ゲート信号GATE1が「1」の時に前記負出力ゲート信号GATE_Nを「1」、前記ゲート信号GATE2が「1」の時に前記正出力ゲート信号GATE_Pを「1」、それ以外の時、前記正出力ゲート信号GATE_P、前記負出力ゲート信号GATE_Nを「0」とする極性セレクタ部と、
前記正出力ゲート信号GATE_Pと前記負出力ゲート信号GATE_Nに基づいてDC/AC変調回路を制御するドライブICと、
前記ドライブICの制御に基づいて前記第1変調信号を出力する前記DC/AC変調回路と、
を備えたことを特徴とする請求項4記載のゲート駆動回路。 an inversion permission signal generation unit that generates an inversion permission signal that switches between “1” and “0” at a falling edge of the gate command;
a gate signal GATE1 that outputs "1" until a predetermined time after the gate command is on and outputs "on" and becomes "0" at other times; , a gate signal generating unit that generates a gate signal GATE2 that outputs "1" after a predetermined time has elapsed since the gate command outputs ON, and becomes "0" at other times;
When the inversion permission signal is "0", the positive output gate signal GATE_P is set to "1" when the gate signal GATE1 is "1", and the negative output gate signal GATE_N is set to "1" when the gate signal GATE2 is "1". ”, otherwise, the positive output gate signal GATE_P and the negative output gate signal GATE_N are set to “0”, and when the inversion permission signal is “1”, when the gate signal GATE1 is “1”, the negative output gate signal GATE_P and the negative output gate signal GATE_N are set to “0”. The output gate signal GATE_N is "1", and when the gate signal GATE2 is "1", the positive output gate signal GATE_P is "1"; otherwise, the positive output gate signal GATE_P and the negative output gate signal GATE_N are "1". a polarity selector section that sets the polarity to "0";
a drive IC that controls a DC/AC modulation circuit based on the positive output gate signal GATE_P and the negative output gate signal GATE_N;
the DC/AC modulation circuit that outputs the first modulation signal based on control of the drive IC;
5. The gate drive circuit according to claim 4, further comprising:
前記変調回路は、
前記ゲート指令をクロック信号に同期させる同期回路と、
前記同期回路の出力の立ち上がりエッジを検出する立ち上がりエッジ検出部と、
前記同期回路の出力の立ち下がりエッジを検出する立ち下がりエッジ検出部と、
前記同期回路の出力の立ち下がりエッジを検出するとカウントを開始し、前記同期回路の出力の立ち上がりエッジを検出するとカウントを停止し、前記クロック信号が入力されるたびにカウント値を加算するオフパルス幅測定部と、
前記オフパルス幅測定部の出力を1/2にするオフ側1ビットシフト回路と、
前記オフ側1ビットシフト回路の出力を前記同期回路の出力の立ち上がりエッジのタイミングでラッチするオフ側ラッチ回路と、
前記オフ側ラッチ回路の出力と前記クロック信号を入力し、前記クロック信号が入力されるたびにカウント値を減算する第1ダウンカウンタと、
前記オフ側ラッチ回路の出力と前記第1ダウンカウンタの出力と前記クロック信号を入力し、前記クロック信号が入力されるたびにカウント値を減算する第2ダウンカウンタと、
を備え、
前記変調信号生成回路は、前記第1,第2ダウンカウンタのカウンタがゼロになるまで前記第2変調信号を出力することを特徴とする請求項3または6記載のゲート駆動回路。 The DC/AC modulation circuit is a modulation signal generation circuit,
The modulation circuit is
a synchronization circuit that synchronizes the gate command with a clock signal;
a rising edge detection section that detects a rising edge of the output of the synchronous circuit;
a falling edge detection section that detects a falling edge of the output of the synchronous circuit;
Off-pulse width measurement that starts counting when a falling edge of the output of the synchronous circuit is detected, stops counting when a rising edge of the output of the synchronous circuit is detected, and adds the count value every time the clock signal is input. Department and
an off-side 1-bit shift circuit that halves the output of the off-pulse width measuring section;
an off-side latch circuit that latches the output of the off-side 1-bit shift circuit at the timing of a rising edge of the output of the synchronous circuit;
a first down counter that receives the output of the off-side latch circuit and the clock signal, and subtracts a count value each time the clock signal is input;
a second down counter that receives the output of the off-side latch circuit, the output of the first down counter, and the clock signal, and subtracts a count value each time the clock signal is input;
Equipped with
7. The gate drive circuit according to claim 3, wherein the modulation signal generation circuit outputs the second modulation signal until the counters of the first and second down counters reach zero.
コンデンサと、
前記コンデンサの両端間に直列接続されたオン側第1,第2半導体素子と、前記コンデンサの両端間に直列接続されたオン側第3,第4半導体素子と、を有するオン信号生成用フルブリッジ回路と、
前記コンデンサの両端間に直列接続されたオフ側第1,第2半導体素子と、前記コンデンサの両端間に直列接続されたオフ側第3,第4半導体素子と、を有するオフ信号生成用フルブリッジ回路と、
を備え、前記オン側第1,第2半導体素子の接続点と前記オン側第3,第4半導体素子の接続点との間に前記第1パルストランスの前記オン側1次巻線が接続され、前記オフ側第1,第2半導体素子の接続点と前記オフ側第3,第4半導体素子の接続点との間に前記第2パルストランスの前記オフ側1次巻線が接続されたことを特徴とする請求項3または6記載のゲート駆動回路。 The DC/AC modulation circuit is
capacitor and
A full bridge for generating an on signal, comprising first and second on-side semiconductor elements connected in series between both ends of the capacitor, and third and fourth on-side semiconductor elements connected in series between both ends of the capacitor. circuit and
A full bridge for off-signal generation, comprising first and second off-side semiconductor elements connected in series between both ends of the capacitor, and third and fourth off-side semiconductor elements connected in series between both ends of the capacitor. circuit and
The on-side primary winding of the first pulse transformer is connected between the connection point of the on-side first and second semiconductor elements and the connection point of the on-side third and fourth semiconductor elements. , the off-side primary winding of the second pulse transformer is connected between the connection point of the off-side first and second semiconductor elements and the connection point of the off-side third and fourth semiconductor elements; The gate drive circuit according to claim 3 or 6, characterized in that:
前記ゲート指令をクロック信号に同期させる同期回路と、
前記同期回路の出力の立ち上がりエッジを検出する立ち上がりエッジ検出部と、
前記同期回路の出力の立ち下がりエッジを検出する立ち下がりエッジ検出部と、
前記同期回路の出力の立ち下がりエッジを検出するとカウントを開始し、前記同期回路の出力の立ち上がりエッジを検出するとカウントを停止し、前記クロック信号が入力されるたびにカウント値を加算するオフパルス幅測定部と、
前記オフパルス幅測定部の出力を1/2にするオフ側1ビットシフト回路と、
前記オフ側1ビットシフト回路の出力を前記同期回路の出力の立ち上がりエッジのタイミングでラッチするオフ側ラッチ回路と、
前記オフ側ラッチ回路の出力と前記クロック信号を入力し、前記クロック信号が入力されるたびにカウント値を減算し、カウント値が0になるまで前記オフ側第1,第4半導体素子のゲート指令を出力する第1ダウンカウンタと、
前記オフ側ラッチ回路の出力と前記第1ダウンカウンタの出力と前記クロック信号を入力し、前記クロック信号が入力されるたびにカウント値を減算し、カウント値が0になるまで前記オフ側第2,第3半導体素子のゲート指令を出力する第2ダウンカウンタと、
を備えたことを特徴とする請求項8記載のゲート駆動回路。 The modulation circuit is
a synchronization circuit that synchronizes the gate command with a clock signal;
a rising edge detection section that detects a rising edge of the output of the synchronous circuit;
a falling edge detection section that detects a falling edge of the output of the synchronous circuit;
Off-pulse width measurement that starts counting when a falling edge of the output of the synchronous circuit is detected, stops counting when a rising edge of the output of the synchronous circuit is detected, and adds the count value every time the clock signal is input. Department and
an off-side 1-bit shift circuit that halves the output of the off-pulse width measuring section;
an off-side latch circuit that latches the output of the off-side 1-bit shift circuit at the timing of a rising edge of the output of the synchronous circuit;
The output of the off-side latch circuit and the clock signal are input, and each time the clock signal is input, a count value is subtracted, and gate commands are given to the off-side first and fourth semiconductor elements until the count value becomes 0. a first down counter that outputs
The output of the off-side latch circuit, the output of the first down counter, and the clock signal are input, and each time the clock signal is input, a count value is subtracted, and the second down counter is subtracted until the count value becomes 0. , a second down counter that outputs a gate command for the third semiconductor element;
9. The gate drive circuit according to claim 8, further comprising:
1段目に、
D-FF端子に前記クロック信号を入力し、D端子に第1オン側Dフリップフロップ回路の/Q端子の出力を入力し、Q端子の出力が1bit信号となる前記第1オン側Dフリップフロップ回路、を有し、
2段目に、
前記第1オン側Dフリップフロップ回路のQ端子の出力と第2オン側Dフリップフロップ回路のQ端子の出力を入力する第2オン側XOR回路と、
D-FF端子に前記クロック信号を入力し、D端子に前記第2オン側XOR回路の出力を入力し、Q端子の出力が2bit信号となる前記第2オン側Dフリップフロップ回路と、を有し、
3段目に、
前記第1オン側Dフリップフロップ回路のQ端子の出力と前記第2オン側Dフリップフロップ回路のQ端子の出力を入力する第3オン側AND回路と、
前記第3オン側AND回路の出力と第3オン側Dフリップフロップ回路のQ端子の出力を入力する第3オン側XOR回路と、
D-FF端子に前記クロック信号を入力し、D端子に前記第3オン側XOR回路の出力を入力し、Q端子の出力が3bit信号となる前記第3オン側Dフリップフロップ回路と、を有し、
4段目~n段目に、
k(k:4~nの整数)-1bit信号と(k-2)bit・(k-3)bit…2bit・1bit信号を入力する第kオン側AND回路と、
前記第kオン側AND回路の出力と第kオン側Dフリップフロップ回路のQ端子の出力を入力する第kオン側XOR回路と、
D-FF端子に前記クロック信号を入力し、D端子に前記第kオン側XOR回路の出力を入力し、Q端子の出力がkbit信号となる前記第kオン側Dフリップフロップ回路と、
を有することを特徴とする請求項7記載のゲート駆動回路。 The off-pulse width measuring section has an n (n: an integer of 1 or more) stage configuration,
In the first row,
The first on-side D flip-flop inputs the clock signal to the D-FF terminal, inputs the output of the /Q terminal of the first on-side D flip-flop circuit to the D terminal, and outputs the Q terminal as a 1-bit signal. has a circuit,
In the second row,
a second on-side XOR circuit inputting the output of the Q terminal of the first on-side D flip-flop circuit and the output of the Q terminal of the second on-side D flip-flop circuit;
The second on-side D flip-flop circuit inputs the clock signal to a D-FF terminal, inputs the output of the second on-side XOR circuit to a D terminal, and outputs a 2-bit signal from a Q terminal. death,
In the third row,
a third on-side AND circuit inputting the output of the Q terminal of the first on-side D flip-flop circuit and the output of the Q terminal of the second on-side D flip-flop circuit;
a third on-side XOR circuit inputting the output of the third on-side AND circuit and the output of the Q terminal of the third on-side D flip-flop circuit;
The third on-side D flip-flop circuit inputs the clock signal to the D-FF terminal, inputs the output of the third on-side XOR circuit to the D terminal, and outputs the Q terminal as a 3-bit signal. death,
From the 4th stage to the nth stage,
a k-th on-side AND circuit that inputs a k (k: an integer from 4 to n)-1 bit signal and a (k-2) bit/(k-3) bit...2 bit/1 bit signal;
a k-th on-side XOR circuit inputting the output of the k-th on-side AND circuit and the output of the Q terminal of the k-th on-side D flip-flop circuit;
The k-th on-side D flip-flop circuit inputs the clock signal to a D-FF terminal, inputs the output of the k-th on-side XOR circuit to the D terminal, and outputs a k-bit signal from the Q terminal;
8. The gate drive circuit according to claim 7, further comprising:
1段目に、
D-FF端子に前記クロック信号を入力し、D端子に第1オフ側Dフリップフロップ回路の/Q端子の出力を入力し、Q端子の出力が1bit信号となる前記第1オフ側Dフリップフロップ回路、を有し、
2段目に、
前記第1オフ側Dフリップフロップ回路の/Q端子の出力と第2オフ側Dフリップフロップ回路の/Q端子の出力を入力する第2オフ側XOR回路と、
D-FF端子に前記クロック信号を入力し、D端子に前記第2オフ側XOR回路の出力を入力し、Q端子の出力が2bit信号となる前記第2オフ側Dフリップフロップ回路と、を有し、
3段目に、
前記第1オフ側Dフリップフロップ回路の/Q端子の出力と前記第2オフ側Dフリップフロップ回路の/Q端子の出力を入力する第3オフ側AND回路と、
前記第3オフ側AND回路の出力と第3オフ側Dフリップフロップ回路の/Q端子の出力を入力する第3オフ側XOR回路と、
D-FF端子に前記クロック信号を入力し、D端子に前記第3オフ側XOR回路の出力を入力し、Q端子の出力が3bit信号となる前記第3オフ側Dフリップフロップ回路と、を有し、
4段目~n段目に、
/k(k:4~nの整数)-1bit信号と/(k-2)bit・/(k-3)bit…/2bit・/1bit信号を入力する第kオフ側AND回路と、
前記第kオフ側AND回路の出力と第kオフ側Dフリップフロップ回路の/Q端子の出力を入力する第kオフ側XOR回路と、
D-FF端子に前記クロック信号を入力し、D端子に前記第kオフ側XOR回路の出力を入力し、Q端子の出力がkbit信号となる前記第kオフ側Dフリップフロップ回路と、
を有することを特徴とする請求項7記載のゲート駆動回路。 The first and second down counters have n stages (n: an integer of 1 or more),
In the first row,
The first off-side D flip-flop inputs the clock signal to the D-FF terminal, inputs the output of the /Q terminal of the first off-side D flip-flop circuit to the D terminal, and outputs the Q terminal as a 1-bit signal. has a circuit,
In the second row,
a second off-side XOR circuit inputting the output of the /Q terminal of the first off-side D flip-flop circuit and the output of the /Q terminal of the second off-side D flip-flop circuit;
The second off-side D flip-flop circuit has a D-FF terminal inputted with the clock signal, a D terminal inputted with the output of the second off-side XOR circuit, and a Q terminal outputted as a 2-bit signal. death,
In the third row,
a third off-side AND circuit inputting the output of the /Q terminal of the first off-side D flip-flop circuit and the output of the /Q terminal of the second off-side D flip-flop circuit;
a third off-side XOR circuit inputting the output of the third off-side AND circuit and the output of the /Q terminal of the third off-side D flip-flop circuit;
The third off-side D flip-flop circuit inputs the clock signal to a D-FF terminal, inputs the output of the third off-side XOR circuit to a D terminal, and outputs a 3-bit signal from a Q terminal. death,
From the 4th stage to the nth stage,
a k-th off-side AND circuit inputting a /k (k: an integer from 4 to n)-1 bit signal and a /(k-2) bit/(k-3) bit.../2 bit/1 bit signal;
a k-th off-side XOR circuit inputting the output of the k-th off-side AND circuit and the output of the /Q terminal of the k-th off-side D flip-flop circuit;
the k-th off-side D flip-flop circuit that inputs the clock signal to a D-FF terminal, inputs the output of the k-th off-side XOR circuit to the D terminal, and outputs a k-bit signal from the Q terminal;
8. The gate drive circuit according to claim 7, further comprising:
前記第1変調信号が印加されるオン側1次巻線および前記オン側1次巻線に印加された電圧を変圧して出力するオン側2次巻線,オン側3次巻線を有する第1パルストランスと、前記オン側2次巻線の出力を整流する第1ダイオード回路と、前記オン側3次巻線の出力を整流する第2ダイオード回路と、を具備するオン側整流回路と、
前記第2変調信号が印加されるオフ側1次巻線および前記オフ側1次巻線に印加された電圧を変圧して出力するオフ側2次巻線,オフ側3次巻線を有する第2パルストランスと、前記オフ側2次巻線の出力を整流する第3ダイオード回路と、前記オフ側3次巻線の出力を整流する第4ダイオード回路と、を具備するオフ側整流回路と、
を備え、前記第1~第4ダイオード回路の出力に応じて駆動対象の半導体素子を制御するゲート駆動回路の制御方法であって、
前記変調回路は、前記ゲート指令のオン指令幅およびオフ指令幅に応じて、前記第1変調信号および前記第2変調信号の周波数を可変とし、前記オン指令幅と前記第1変調信号の1つの正パルスの期間を同一とし、前記オン指令幅と前記第1変調信号の1つの負パルスの期間を同一とし、前記オン指令となる度に前記第1変調信号の前記正パルスと前記負パルスを交互に出力することを特徴とするゲート駆動回路の制御方法。 a modulation circuit that outputs a first modulation signal and a second modulation signal based on an on command and an off command of the gate command;
A primary winding having an on-side primary winding to which the first modulation signal is applied, an on-side secondary winding that transforms and outputs the voltage applied to the on-side primary winding, and an on-side tertiary winding. an on-side rectifier circuit comprising a 1-pulse transformer, a first diode circuit that rectifies the output of the on-side secondary winding, and a second diode circuit that rectifies the output of the on-side tertiary winding;
A secondary winding having an off-side primary winding to which the second modulation signal is applied, an off-side secondary winding that transforms and outputs the voltage applied to the off-side primary winding, and an off-side tertiary winding. an off-side rectifier circuit comprising a 2-pulse transformer, a third diode circuit that rectifies the output of the off-side secondary winding, and a fourth diode circuit that rectifies the output of the off-side tertiary winding;
A gate drive circuit control method for controlling a semiconductor element to be driven according to the outputs of the first to fourth diode circuits, comprising:
The modulation circuit is configured to vary the frequencies of the first modulation signal and the second modulation signal according to the ON command width and OFF command width of the gate command, and to vary the frequencies of the first modulation signal and the second modulation signal depending on the ON command width and one of the first modulation signals. The periods of the positive pulses are the same, the ON command width and the period of one negative pulse of the first modulation signal are the same, and each time the ON command is issued, the positive pulse and the negative pulse of the first modulation signal are A control method for a gate drive circuit characterized by alternately outputting.
前記第1変調信号が印加されるオン側1次巻線および前記オン側1次巻線に印加された電圧を変圧して出力するオン側2次巻線,オン側3次巻線を有する第1パルストランスと、前記オン側2次巻線の出力を整流する第1ダイオード回路と、前記オン側3次巻線の出力を整流する第2ダイオード回路と、を具備するオン側整流回路と、
前記第2変調信号が印加されるオフ側1次巻線および前記オフ側1次巻線に印加された電圧を変圧して出力するオフ側2次巻線,オフ側3次巻線を有する第2パルストランスと、前記オフ側2次巻線の出力を整流する第3ダイオード回路と、前記オフ側3次巻線の出力を整流する第4ダイオード回路と、を具備するオフ側整流回路と、
を備え、前記第1~第4ダイオード回路の出力に応じて駆動対象の半導体素子を制御するゲート駆動回路の制御方法であって、
前記変調回路は、前記ゲート指令のオン指令幅およびオフ指令幅に応じて、前記第1変調信号および前記第2変調信号の周波数を可変とし、前記オフ指令幅と前記第2変調信号の1つの正パルスの期間を同一とし、前記オフ指令幅と前記第2変調信号の1つの負パルスの期間を同一とし、前記オフ指令となる度に前記第2変調信号の前記正パルスと前記負パルスを交互に出力することを特徴とするゲート駆動回路の制御方法。 a modulation circuit that outputs a first modulation signal and a second modulation signal based on an on command and an off command of the gate command;
A primary winding having an on-side primary winding to which the first modulation signal is applied, an on-side secondary winding that transforms and outputs the voltage applied to the on-side primary winding, and an on-side tertiary winding. an on-side rectifier circuit comprising a 1-pulse transformer, a first diode circuit that rectifies the output of the on-side secondary winding, and a second diode circuit that rectifies the output of the on-side tertiary winding;
A secondary winding having an off-side primary winding to which the second modulation signal is applied, an off-side secondary winding that transforms and outputs the voltage applied to the off-side primary winding, and an off-side tertiary winding. an off-side rectifier circuit comprising a 2-pulse transformer, a third diode circuit that rectifies the output of the off-side secondary winding, and a fourth diode circuit that rectifies the output of the off-side tertiary winding;
A gate drive circuit control method for controlling a semiconductor element to be driven according to the outputs of the first to fourth diode circuits, comprising:
The modulation circuit makes the frequencies of the first modulation signal and the second modulation signal variable in accordance with the ON command width and the OFF command width of the gate command, and the frequency of the OFF command width and one of the second modulation signals. The periods of the positive pulses are the same, the off command width and the period of one negative pulse of the second modulation signal are the same, and each time the off command is issued, the positive pulse and the negative pulse of the second modulation signal are A control method for a gate drive circuit characterized by alternately outputting.
前記第1変調信号が印加されるオン側1次巻線および前記オン側1次巻線に印加された電圧を変圧して出力するオン側2次巻線,オン側3次巻線を有する第1パルストランスと、前記オン側2次巻線の出力を整流する第1ダイオード回路と、前記オン側3次巻線の出力を整流する第2ダイオード回路と、を具備するオン側整流回路と、
前記第2変調信号が印加されるオフ側1次巻線および前記オフ側1次巻線に印加された電圧を変圧して出力するオフ側2次巻線,オフ側3次巻線を有する第2パルストランスと、前記オフ側2次巻線の出力を整流する第3ダイオード回路と、前記オフ側3次巻線の出力を整流する第4ダイオード回路と、を具備するオフ側整流回路と、
を備え、前記第1~第4ダイオード回路の出力に応じて駆動対象の半導体素子を制御するゲート駆動回路の制御方法であって、
前記変調回路は、前記ゲート指令のオン指令幅およびオフ指令幅に応じて前記第1変調信号および前記第2変調信号の周波数を可変とし、前記ゲート指令のオン指令の期間、前記第1変調信号は正パルスまたは負パルスを出力し、前記ゲート指令の1周期毎に前記第1変調信号の出力開始時の極性を反転し、前記第1変調信号の出力期間が所定時間経過した時に前記第1変調信号の極性を反転させることを特徴とするゲート駆動回路の制御方法。 a modulation circuit that outputs a first modulation signal and a second modulation signal based on an on command and an off command of the gate command;
A primary winding having an on-side primary winding to which the first modulation signal is applied, an on-side secondary winding that transforms and outputs the voltage applied to the on-side primary winding, and an on-side tertiary winding. an on-side rectifier circuit comprising a 1-pulse transformer, a first diode circuit that rectifies the output of the on-side secondary winding, and a second diode circuit that rectifies the output of the on-side tertiary winding;
A secondary winding having an off-side primary winding to which the second modulation signal is applied, an off-side secondary winding that transforms and outputs the voltage applied to the off-side primary winding, and an off-side tertiary winding. an off-side rectifier circuit comprising a 2-pulse transformer, a third diode circuit that rectifies the output of the off-side secondary winding, and a fourth diode circuit that rectifies the output of the off-side tertiary winding;
A gate drive circuit control method for controlling a semiconductor element to be driven according to the outputs of the first to fourth diode circuits, comprising:
The modulation circuit makes the frequencies of the first modulation signal and the second modulation signal variable according to the ON command width and OFF command width of the gate command, and the frequency of the first modulation signal and the second modulation signal is varied according to the ON command width and OFF command width of the gate command, and the frequency of the first modulation signal is changed during the ON command period of the gate command. outputs a positive pulse or a negative pulse, inverts the polarity at the start of output of the first modulation signal every cycle of the gate command, and when the output period of the first modulation signal has elapsed for a predetermined time, the first modulation signal outputs a positive pulse or a negative pulse. A method for controlling a gate drive circuit, the method comprising inverting the polarity of a modulation signal.
前記第1変調信号が印加されるオン側1次巻線および前記オン側1次巻線に印加された電圧を変圧して出力するオン側2次巻線,オン側3次巻線を有する第1パルストランスと、前記オン側2次巻線の出力を整流する第1ダイオード回路と、前記オン側3次巻線の出力を整流する第2ダイオード回路と、を具備するオン側整流回路と、
前記第2変調信号が印加されるオフ側1次巻線および前記オフ側1次巻線に印加された電圧を変圧して出力するオフ側2次巻線,オフ側3次巻線を有する第2パルストランスと、前記オフ側2次巻線の出力を整流する第3ダイオード回路と、前記オフ側3次巻線の出力を整流する第4ダイオード回路と、を具備するオフ側整流回路と、
を備え、前記第1~第4ダイオード回路の出力に応じて駆動対象の半導体素子を制御するゲート駆動回路の制御方法であって、
前記変調回路は、前記ゲート指令のオン指令幅およびオフ指令幅に応じて前記第1変調信号および前記第2変調信号の周波数を可変とし、前記ゲート指令のオフ指令の期間、前記第2変調信号は正パルスまたは負パルスを出力し、前記ゲート指令の1周期毎に前記第2変調信号の出力開始時の極性を反転し、前記第2変調信号の出力期間が所定時間経過した時に前記第2変調信号の極性を反転させることを特徴とするゲート駆動回路の制御方法。 a modulation circuit that outputs a first modulation signal and a second modulation signal based on an on command and an off command of the gate command;
A primary winding having an on-side primary winding to which the first modulation signal is applied, an on-side secondary winding that transforms and outputs the voltage applied to the on-side primary winding, and an on-side tertiary winding. an on-side rectifier circuit comprising a 1-pulse transformer, a first diode circuit that rectifies the output of the on-side secondary winding, and a second diode circuit that rectifies the output of the on-side tertiary winding;
A secondary winding having an off-side primary winding to which the second modulation signal is applied, an off-side secondary winding that transforms and outputs the voltage applied to the off-side primary winding, and an off-side tertiary winding. an off-side rectifier circuit comprising a 2-pulse transformer, a third diode circuit that rectifies the output of the off-side secondary winding, and a fourth diode circuit that rectifies the output of the off-side tertiary winding;
A gate drive circuit control method for controlling a semiconductor element to be driven according to the outputs of the first to fourth diode circuits, comprising:
The modulation circuit makes the frequencies of the first modulation signal and the second modulation signal variable according to the ON command width and OFF command width of the gate command, and the frequency of the second modulation signal is varied during the OFF command period of the gate command. outputs a positive pulse or a negative pulse, inverts the polarity at the start of output of the second modulation signal every cycle of the gate command, and outputs the second modulation signal when the output period of the second modulation signal has elapsed for a predetermined time. A method for controlling a gate drive circuit, the method comprising inverting the polarity of a modulation signal.
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